JPH0727127B2 - Optical system with reciprocal polarization rotator - Google Patents

Optical system with reciprocal polarization rotator

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JPH0727127B2
JPH0727127B2 JP61503566A JP50356686A JPH0727127B2 JP H0727127 B2 JPH0727127 B2 JP H0727127B2 JP 61503566 A JP61503566 A JP 61503566A JP 50356686 A JP50356686 A JP 50356686A JP H0727127 B2 JPH0727127 B2 JP H0727127B2
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フランシス デイロン,ジヨセフ
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ウオルフ,レイモンド
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エイ・テイ・アンド・テイ・コーポレーシヨン
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Description

【発明の詳細な説明】 1.発明の分野 本発明は一般に光学システム、例えば光ファイバ通信シ
ステムや光学的大容量記憶装置に関し、特に反相反性偏
光回転子(antireciprocal polarization rotator)を
備えた光学システムに関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to optical systems, such as fiber optic communication systems and optical mass storage devices, and more particularly to optical systems with an antireciprocal polarization rotator. Regarding

2.技術的背景 情報通信や情報記憶のための光学システムは公知のもの
であり、現在では商業的に重要な位置にある。例えば、
第1図に概略図示したように、光通信システムは通常半
導体レーザを備えており、この半導体レーザは光信号、
例えば情報搬送光信号を光ファイバに送り、この光ファ
イバは上記光信号を光検出器に送出している。第2図に
概略図示したように、光学的大容量記憶装置は情報を記
憶するように処理され得るか、或いは処理されている光
ディスクを通常備えている。この情報は異なる光学的性
質、例えば異なる光反射率領域として上記ディスク上に
符号化(処理を通して)される。次に、このディスクは
読取られる。即ち、ディスクに記憶された情報は光源、
例えば半導体レーザをディスクに照射することにより
(通常はビームプリッタを通して)検出される。次に、
ディスクからの反射光が光検出器に入射される(即ち、
ビームスプリッタにより反射される。)。1方、ディス
クを透過した光が他の光検出器に送られる。
2. Technical Background Optical systems for information communication and information storage are well known and are now in a commercially important position. For example,
As schematically shown in FIG. 1, an optical communication system usually includes a semiconductor laser, which emits an optical signal.
For example, an information-carrying optical signal is sent to an optical fiber, which sends the optical signal to a photodetector. As schematically illustrated in FIG. 2, the optical mass storage device typically comprises an optical disc that can be or is being processed to store information. This information is encoded (through processing) on the disc as different optical properties, eg, different light reflectance regions. The disc is then read. That is, the information stored on the disc is the light source,
For example, by illuminating the disk with a semiconductor laser (usually through a beam splitter). next,
Light reflected from the disk is incident on the photodetector (ie,
It is reflected by the beam splitter. ). On the one hand, the light transmitted through the disc is sent to another photodetector.

多くの光学システムには、直線偏光の偏光方向をその伝
搬方向とは関係なく、同じ方向に回転させる装置が含ま
れている。例えば、光学システムに用いられる半導体レ
ーザにより放射された光の周波数とパワー強度スペクト
ルは反射光がレーザに入射すると変化する。このような
変化は、検出情報に誤りを与えるので望ましくはない。
従って、光アイソレータと呼ばれる、反射光から半導体
レーザを隔離する装置を開発する試みがなされている。
第3図には、直線偏光の回転に基づく光アイソレータ
が、偏・検光子の間に配置したバルク(bulk)状の磁性
ガーネット材料、例えばバルク状の単結晶イットリウム
・鉄・ガーネット(Y3Fe5O12,YIGと呼ぶ。)材料により
例示されている。この光アイソレータは、単結晶YIGが
赤外波長領域では(約0.8μm〜約6μm)実質的に光
透過性(入射光の少なくとも50%が透過する。)なの
で、約1.3μmの波長で動作する光ファイバ通信システ
ムに用いることが提案されている。このアイソレータを
動作させる場合は、磁石によりYIGを磁化して用いる
(光の伝搬方向に)。レーザから放射され、偏光子を通
った直線偏光はYIG材料に入射する。(磁化された)材
料内の正味の磁気能率の作用により、この直線偏光は円
複屈折(circularbirefringence)を受ける。(バルク
状材料、例えば、バルク状の単結晶YIGにおいては、直
線偏光は右および左回りの円偏光成分からなる。円複屈
折とは、これ等の2成分が異なる屈折率を見た結果とし
て、材料内を伝搬する上記成分の1方が他方より速くな
ることを意味する。)その結果、光は直線偏光のままで
あるが、その偏光方向は、光が材料を伝搬するにつれて
時計方向或いは反時計方向(第3図に示したように)の
いずれかに連続的に回転されることになる。〔この現象
は、一般にファラデー効果、または磁気光学旋光と呼ば
れ、例えばマグローヒル科学技術大辞典,第5版,第5
巻(マグローヒル社,1982年)第314頁(the McGraw Hil
l Encyclopedia on Science and Technology,5th editi
on,Vol.5(McGraw Hill,1982),P.314)に説明されてい
る。〕材料の寸法を適切に定めると、光は例えば45°回
転(旋光)され、従って適切な方向の検光子により透過
されることになる。検光子を通った反射光もYIG材料に
入射し、初めに材料を通った光と同じ方向に45°回転さ
れる。従って、YIG材料を通った後の反射光は偏光子の
光透過方向に対して90°をなすようになり、これにより
レーザへの入射が阻止されることになる。(磁化された
材料が前方および後方に伝搬する直線偏光を同じ方向に
45°(或いは45°の奇数倍)回転させる現象は反相反性
(antireciprocal)磁気光学旋光と呼ばれる。このよう
な材料を含む装置は反相反性装置と呼ばれる。) 直線偏光の回転に基づく第2のタイプの装置としてサー
キュレータ(circulator)がある。このような装置を、
例えば光通信システムに用いると、半導体レーザからの
光信号を光ファイバの1端部に効率的に結合し、更に同
じファイバ端部から出た逆伝搬光信号の検出が可能にな
る。第4図には、このような光サーキュレータの1例
(光を光ファイバ端部に有効に結合させたり、それから
取出すのに適した構成を持つ)が例示してある。このサ
ーキュレータは、上記のアイソレータと同様に、バルク
状態の単結晶YIGを有し、更に偏光を検出する反射装置
を有している。このサーキュレータを動作させる場合
は、YIGを光の伝搬方向に磁化させる磁石が用いられ
る。光ファイバ端部から出射した直線偏光、例えば水平
に(第4で見て)直線偏光した光が磁化されたYIGに入
射される。(この光ファイバは、例えば、偏光保持ファ
イバである。1方、適切な方向の偏光子が非偏光保持フ
ァイバとYIGの間に配置される。)YIGの大きさを適当に
選ぶと、光は、例えば45°(第4図のファイバから見て
時計回りに)回転され、偏光検出反射装置により検出器
に送られる。レーザから放出された直線偏光で、例えば
−45°の方向を持つ(ファイバから出射したこの直線偏
光に対して)光が偏光感知反射装置により磁化されたYI
Gに反射される。YIGを伝搬した後のこの光は45°(第4
図のファイバから見て時計方向に)回転されており、従
って水平方向に直線偏光してファイバに入射することに
なる。
Many optical systems include devices that rotate the polarization direction of linearly polarized light in the same direction, independent of its propagation direction. For example, the frequency and power intensity spectrum of light emitted by a semiconductor laser used in an optical system changes when reflected light is incident on the laser. Such a change is not desirable because it gives an error to the detection information.
Therefore, an attempt has been made to develop a device called an optical isolator that isolates a semiconductor laser from reflected light.
FIG. 3 shows an optical isolator based on the rotation of linearly polarized light, which is a bulk magnetic garnet material arranged between polarization and analyzers, such as bulk single crystal yttrium / iron / garnet (Y 3 Fe). 5 O 12 , YIG)) material. This optical isolator operates at a wavelength of about 1.3 μm because the single crystal YIG is substantially light-transmitting (transmits at least 50% of incident light) in the infrared wavelength region (about 0.8 μm to about 6 μm). It has been proposed for use in optical fiber communication systems. When operating this isolator, magnetize YIG with a magnet (in the light propagation direction). The linearly polarized light emitted from the laser and passing through the polarizer is incident on the YIG material. Due to the effect of the net magnetic efficiency in the (magnetized) material, this linearly polarized light is subject to circular birefringence. (In a bulk material, for example, a bulk single crystal YIG, linearly polarized light is composed of right-handed and left-handed circularly polarized light components. Circular birefringence is the result of seeing different refractive indices of these two components. , Which means that one of the above components propagating in the material will be faster than the other.) As a result, the light remains linearly polarized, but its polarization direction is clockwise or as light propagates through the material. It will be continuously rotated in either the counterclockwise direction (as shown in FIG. 3). [This phenomenon is generally called the Faraday effect or magneto-optical rotation, and is described in, for example, the McGraw-Hill Science and Technology Dictionary, 5th Edition, 5th Edition.
Volume (McGraw-Hill, 1982) Page 314 (the McGraw Hil
l Encyclopedia on Science and Technology, 5th editi
on, Vol. 5 (McGraw Hill, 1982), P. 314). With proper sizing of the material, the light will be rotated (rotated) by, for example, 45 ° and will therefore be transmitted by the analyzer in the proper direction. The reflected light that passed through the analyzer is also incident on the YIG material and is rotated 45 ° in the same direction as the light that first passed through the material. Therefore, the reflected light after passing through the YIG material becomes 90 ° with respect to the light transmission direction of the polarizer, which prevents the light from entering the laser. (The linear polarization of the magnetized material propagating forward and backward in the same direction
The phenomenon of rotating by 45 ° (or an odd multiple of 45 °) is called antireciprocal magneto-optical rotation. Devices containing such materials are called reciprocal devices. ) A second type of device based on the rotation of linearly polarized light is a circulator. Such a device
For example, when used in an optical communication system, an optical signal from a semiconductor laser can be efficiently coupled to one end of an optical fiber, and a counterpropagating optical signal emitted from the same fiber end can be detected. FIG. 4 illustrates an example of such an optical circulator (having a structure suitable for effectively coupling light to the end of the optical fiber and extracting light therefrom). This circulator has a single-crystal YIG in a bulk state and further has a reflection device for detecting polarized light, like the above isolator. When operating this circulator, a magnet that magnetizes YIG in the light propagation direction is used. Linearly polarized light emitted from the end portion of the optical fiber, for example, light which is linearly polarized horizontally (as seen at the fourth position) is incident on the magnetized YIG. (This optical fiber is, for example, a polarization-maintaining fiber. On the one hand, a polarizer with an appropriate orientation is placed between the non-polarization-maintaining fiber and the YIG.) If the size of the YIG is chosen properly, the light will be , For example 45 ° (clockwise as seen from the fiber in FIG. 4) and sent to the detector by a polarization detection reflector. The linearly polarized light emitted by the laser, which has a direction of, for example, −45 ° (relative to this linearly polarized light emitted from the fiber), is magnetized by a polarization sensitive reflector YI
Reflected by G. This light after propagating through the YIG is 45 ° (4th
It is rotated (clockwise as seen from the fiber in the figure) and is therefore linearly polarized horizontally and enters the fiber.

バルク状材料に基づく反相反性光回転装置、例えば、単
結晶YIGアイソレータおよびサーキュレータは有用であ
るが、粗大であり(通常の寸法が3mm×3mm×3mm)、大
きな磁場を(通常は約1000エルステッド(Oe)以上)印
加する必要があり、更に高価であり(通常は約1000ド
ル)、従って商品としては不適当である。1方、薄膜
(厚さが入射光波長の約10倍以下)導波路反相反性装
置、例えば平面状に磁化された光アイソレータ或いはサ
ーキュレータの方が商業的にははるかに魅力のある装置
である。例えば、薄膜装置を用いると、導波光学系の使
用が可能になり(従って、第1図および2図では省略し
た集光レンズを必要としない)、印加磁場の大きさは比
較的小さくて済み(約100Oeより小さい)、更に比較的
安価になる。その上、この薄膜装置は光学システムに用
いられる集積形光学装置(種々の機能を持ち、同一基板
上に形成された2つ以上の構成成分を有する光学装
置。)の構成単位としても使用可能である。
Reciprocal optical rotators based on bulk materials, such as single crystal YIG isolators and circulators, are useful but coarse (usually 3mm x 3mm x 3mm in size) and have large magnetic fields (typically around 1000 Oersteds). (Oe) or more), it is more expensive (usually about 1000 dollars), and therefore unsuitable as a commercial product. On the one hand, thin film (thickness less than about 10 times the incident light wavelength) waveguide reciprocal device, for example a planar magnetized optical isolator or circulator, is a much more attractive device commercially. . For example, the use of thin film devices allows the use of guided optics (thus eliminating the need for a condenser lens omitted in FIGS. 1 and 2) and requires relatively small magnitudes of the applied magnetic field. (Less than about 100 Oe), and relatively cheaper. Moreover, the thin film device can be used as a constituent unit of an integrated optical device (an optical device having various functions and having two or more constituent components formed on the same substrate) used in an optical system. is there.

薄膜反相反性装置は魅力があるように見えるが、薄膜導
波路は、直線複屈折を受ける。(薄膜の場合、直線偏光
は2つの直交する直線偏光成分からなるものとして表わ
すことができる。)これ等の成分の1つにおいては、光
の電場(電磁波)は薄膜表面に平行に向けられ、TM成分
と称される。他の成分では、電場は薄膜表面に垂直に向
けられ、TE成分と称される。上記直線複屈折とは、上記
2つの成分が異なる屈折率をもって合成され、結果とし
てこれ等の成分の1方が他方より速い速度で薄膜を伝搬
することを意味する。薄膜導波路における線形複屈折に
関しては、例えば、ピー・ケー・ティアン、「応用光
学」第10巻,第2395頁,1971年(P.K.Tien,App.Oqt.,Vo
l.10,P.2395(1971))を参照されたい。このようにし
て、磁化された薄膜を伝搬する時楕円複屈折、即ち直線
偏光成分と円偏光成分を共に含む複屈折をうけることに
なる。従って、初めに直線偏光した光は振動的に回転す
ることになる。(1つの振動を完了した場合に光が伝搬
した距離は複屈折周期P.と呼ばれる。)この振動を第5
図に示すが、そこでは入射光は、例えば角度ゼロ(y軸
に対して)で磁化薄膜に入射している。薄膜を伝搬する
光は初めは比較的小さい角度、例えば3°時計回りに回
転される。更に伝搬すると反対方向に−3°回転し、な
お伝搬して距離Pに到ると初めの状態に復帰する(即
ち、y軸に平行になる。)。この振動回転の間に、光の
偏光も直線偏光から楕円偏光へ、そして更に直線偏光に
連続的に変化する。振動の振幅は一定であり、また殆ん
どの材料に対して小さく、例えば、3°或いは4°なの
で正味の回転は殆んどないか、または全くないことにな
る。既に説明したように、反相反性装置は直線複屈折性
材料で通常得られるもの以上の回転をなさなければなら
ず、また出射する時の光はほぼ直線的に偏光されて、光
アイソレータの検光子の所での、例えば、光パワーの損
失を回避できなければならない。このようにして、直線
複屈折装置は、補償がなければ、それ等の都合の良い使
用を排除する作用を有するものである。光学スイッチ或
いは光変調器として都合良く用いられる磁化された薄膜
光学装置で、直線複屈折作用を補償するものが報告され
ている。(ピー・ケー・ティアン等の、「磁気光学導波
ガーネットフィルムにおける光のスイッチングと変調」
応用物理論集、第21巻、第8号、1972年10月15日,第39
4〜396頁(“Switching And Modulation of Light in M
agnets−Optic Waveguide Garnet Films",Applied Phys
ics Letters,Vol.21,No.8,October15,1972)、および
(Blank et al)ブランク等の米国特許3,764,195,1973
年10月9日付、を参照されたい。)第6図に示したよう
に、この装置はガーネット基板上にエピタキシャル成長
された磁性ガーネット薄膜およびこのガーネット薄膜の
上面に形成された蛇絞石マイクロ回路とを備えている。
このマイクロ回路は、これを通して流れる電流の方向が
複屈折周期の半分毎に反転されるように形成される。こ
のようにして、薄膜中の磁化方向(光の伝搬方向に沿っ
た)が複屈折周期の半分毎に反転され、これにより直線
複屈折材料で通常得られたもの以上の回転が可能になる
が、偏光の楕円性は除去されない。
Although thin film reciprocal devices appear attractive, thin film waveguides experience linear birefringence. (For thin films, linearly polarized light can be represented as consisting of two orthogonal linearly polarized components.) In one of these components, the electric field of light (electromagnetic waves) is directed parallel to the thin film surface, It is called TM component. In the other component, the electric field is directed perpendicular to the thin film surface and is called the TE component. By linear birefringence is meant that the two components are combined with different indices of refraction, with the result that one of these components propagates through the film at a faster rate than the other. Regarding linear birefringence in thin film waveguides, see, for example, PK Tian, "Applied Optics", Volume 10, p. 2395, 1971 (PKTien, App.Oqt., Vo
l.10, P. 2395 (1971)). In this way, elliptical birefringence, that is, birefringence including both linearly polarized light components and circularly polarized light components, is received when propagating through a magnetized thin film. Therefore, the initially linearly polarized light will oscillately rotate. (The distance that light propagates when one vibration is completed is called the birefringence period P.)
As shown in the figure, the incident light is incident on the magnetized thin film at an angle of zero (with respect to the y-axis). The light propagating through the membrane is initially rotated at a relatively small angle, for example 3 ° clockwise. When it further propagates, it rotates -3 ° in the opposite direction, and when it propagates and reaches the distance P, it returns to the initial state (that is, it becomes parallel to the y axis). During this oscillating rotation, the polarization of light also continuously changes from linearly polarized light to elliptically polarized light and further to linearly polarized light. The amplitude of vibration is constant and small for most materials, for example 3 ° or 4 ° so that there is little or no net rotation. As already mentioned, the reciprocal device must undergo more rotation than is normally obtained with linearly birefringent materials, and the exiting light will be nearly linearly polarized, which will cause optical isolator detection. It must be possible to avoid, for example, loss of optical power at the photon. In this way, the linear birefringence device has the effect of eliminating their convenient use without compensation. Magnetized thin film optics that are conveniently used as optical switches or light modulators have been reported that compensate for linear birefringence effects. (PK Tian et al., "Optical Switching and Modulation in Magneto-Optical Waveguide Garnet Film")
Applied Theory Theory, Vol. 21, No. 8, October 15, 1972, Vol. 39
Pages 4 to 396 (“Switching And Modulation of Light in M
agnets-Optic Waveguide Garnet Films ", Applied Phys
ics Letters, Vol. 21, No. 8, October 15, 1972), and (Blank et al) Blank et al., U.S. Patent 3,764,195,1973.
See October 9, 2010. ) As shown in FIG. 6, this device comprises a magnetic garnet thin film epitaxially grown on a garnet substrate and a serpentine microcircuit formed on the upper surface of this garnet thin film.
The microcircuit is formed such that the direction of the current flowing therethrough is reversed every half birefringence period. In this way, the magnetization direction in the thin film (along the light propagation direction) is reversed every half of the birefringence period, which allows more rotation than normally obtained with linear birefringent materials. , The ellipticity of polarized light is not removed.

直線複屈折を受け、サーキュレータ或いはアイソレータ
として用いられる装置も報告されている。(アール・エ
イチ・ストールン(R.H.Stolen)等の、「高複屈折性を
有する光ファイバにおけるファラディ回転」『応用光
学』,第19巻,第6号,1980年3月15日,第842〜845頁
(“Faraday Rotation in Highly Birefringent Optica
l Fibers,"Applied Optics,Vol.19,No.6,March 15,198
0)、およびE.H.Turner等の、「ファイバのファラディ
サーキュレータまたはアイソレータ」『光学論集』第6
巻,第7号,1981年7月第322〜323頁(“Fiber Faraday
Circulator or Isolator,"Optics Letters,Vol.6,No.
7,July 1981)、を参照)この装置は直線複屈折光ファ
イバと、一連のファイバ領域を磁化する(光の伝搬方向
に)複数の隔置された磁石とを備えている。各磁石の極
性は先行する磁石とは逆であり、1方磁石の間隔はファ
イバのファイバ複屈折周期の半分である。これ等の隔置
された磁石の個数、従ってこれに対応して隔置された磁
化ファイバ領域の数は経験的に選択され(特定のファイ
バに関係して)、従って最後の磁化ファイバ領域を出射
した光は楕円偏光になり、更にファイバの2つの複屈折
軸に沿った光の強度は等しくなる。動作に際しては、最
後の磁化ファイバ領域から延在するファイバの比較的長
い(約6複屈折周期)、非磁化、加熱部分を通して光を
伝搬させることにより楕円偏光が直線偏光に変化され
る。加熱の量は経験的に決定される。1方、上記の光は
外部補償板を通るようにされ、この補償板も楕円偏光を
直線偏光に変換するものである。この補償板の設定(直
線偏光を得るのに必要な)も経験的に行われる。以上に
より、直線複屈折材料で通常得られるもの以上の回転、
偏光の楕円性の除去、従って反相反性装置としての使用
が可能になる。しかしながら、光学システムの開発に従
事する研究者等は、未だ成功はしてないが、楕円偏光を
都合よく(経験的というよりも)直線偏光に変換する直
線複屈折光アイソレータ/サーキュレータ装置を検討し
ているのが現状である。
A device which receives linear birefringence and is used as a circulator or an isolator has also been reported. ("Faraday rotation in an optical fiber having high birefringence", "Applied Optics", Vol. 19, No. 6, March 15, 1980, pages 842 to 845, such as RHStolen). (“Faraday Rotation in Highly Birefringent Optica
l Fibers, "Applied Optics, Vol.19, No.6, March 15,198
0), and EHTurner et al., "Faraday Circulators or Isolators in Fibers," Optics, Vol.
Volume 7, Issue 1981, Pages 322-323 ("Fiber Faraday
Circulator or Isolator, "Optics Letters, Vol.6, No.
7, July 1981)) This device comprises a linear birefringent optical fiber and a plurality of spaced magnets (in the direction of light propagation) that magnetize a series of fiber regions. The polarity of each magnet is opposite to that of the preceding magnet and the spacing of the one-way magnets is half the fiber birefringence period of the fiber. The number of these spaced magnets, and thus the corresponding number of spaced magnetized fiber regions, is empirically selected (relative to the particular fiber) and therefore exits the last magnetized fiber region. The resulting light is elliptically polarized, and the light intensities along the two birefringent axes of the fiber are equal. In operation, elliptically polarized light is converted to linearly polarized light by propagating light through the relatively long (about 6 birefringence period), unmagnetized, heated portion of the fiber extending from the last magnetized fiber region. The amount of heating is empirically determined. On the one hand, the above-mentioned light is made to pass through an external compensating plate, and this compensating plate also converts elliptically polarized light into linearly polarized light. The setting of this compensator (necessary to obtain linearly polarized light) is also made empirically. From the above, rotation more than that normally obtained with linear birefringent material,
It allows the elimination of the ellipticity of the polarization and thus its use as a reciprocal device. However, researchers who are engaged in the development of optical systems, although not yet successful, have considered a linear birefringent optical isolator / circulator device that conveniently (rather than empirically) converts elliptically polarized light into linearly polarized light. Is the current situation.

発明の概要 本発明は、直線複屈折の、ほぼ反相反的な装置、例え
ば、光アイソレータ或いはサーキュレータを備えた光学
システムを提供する。この装置は入射光が受けた振動の
振幅を(整流されているか、或いはされていないかのい
ずれか)増加させて、有限の距離内でほぼ45°に等しい
正味の回転(直線複屈折材料で通常得られるもの以上
の)を与えるものである。更に、この装置は熱或いはそ
の他の経験的な手段によらずに楕円偏光を直線偏光に変
換するものである。更に、この変換はこの装置内に組込
まれた装置の構成要素により実現される。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an optical system with a linearly birefringent, nearly reciprocal device, such as an optical isolator or circulator. This device increases the amplitude of the vibration received by the incident light (either rectified or unrectified) to give a net rotation (in linear birefringent material) equal to approximately 45 ° within a finite distance. More than what is usually obtained). Furthermore, the device converts elliptically polarized light into linearly polarized light without the use of heat or other empirical means. Further, the conversion is accomplished by device components incorporated within the device.

本発明の光学システムに用いられる上記装置は、材料領
域毎に変化する楕円複屈折の直線成分或いは円成分のい
ずれかの符号および/または大きさと共に光伝搬方向に
楕円複屈折を(動作時に)示す一連の材料領域を有して
いる。(例えば、薄膜の場合、直線成分の符号および/
または大きさの変化は、磁化がない場合は、TEおよびTM
成分の速度差の符号および/または大きさの変化を意味
する。円成分の符号および/または大きさ変化は、直線
複屈折がない場合は、ファラディ回転(旋光)の方向お
よび/または大きさの変化を意味する。)装置の各領域
(1つを除いて)はこの領域の複屈折周期のにほ
ぼ等しい長さ(光の伝搬方向の)を有する。但し、従来
のかかる装置とは対照的に、初めの、或いは最後の材料
領域が複屈折周期のにほぼ等しい長さを持つ場合
はほぼ反相反的な(antireciprocal)動作が得られるに
過ぎない。最後の領域の長さが周期の場合は、第
1の周期領域に入射した直線偏光の偏光方向が装
置の直線複屈折軸の1つにほぼ平行な場合にのみ、ほぼ
反相反的な動作が達成される。第1領域の長さが
周期の時は、この領域に入射した光の偏光方向が装置の
直線複屈折軸の1つに対してほぼ45°をなすように偏光
された場合にのみ、ほぼ反相反的な動作が得られる。
The above-mentioned device used in the optical system of the present invention provides the elliptical birefringence (in operation) in the light propagation direction together with the sign and / or the magnitude of either the linear component or the circular component of the elliptical birefringence which changes for each material region. It has a series of material regions shown. (For example, in the case of a thin film, the sign of the linear component and /
Or the change in magnitude is TE and TM without magnetization.
It means a change in the sign and / or the magnitude of the velocity difference of the components. The change in the sign and / or the magnitude of the circular component means the change in the direction and / or the magnitude of the Faraday rotation (optical rotation) when there is no linear birefringence. ) Except one respective regions (device) has a length substantially equal to 1/2 birefringence period of the region (in the propagation direction of light). However, in contrast to prior such devices, the first or last material region is substantially anti-reciprocal (antireciprocal) operation is obtained if having a length approximately equal to 1/4 birefringence period Not too much. If the length of the last region of 1/4 period, only when the polarization direction of the first 1/2 incident on the periodic area linear polarization substantially parallel to one of the linear birefringence axis of the device, approximately Reciprocal action is achieved. The length of the first region is 1/4
During the period, almost reciprocal motion is obtained only when the polarization direction of the light incident on this region is polarized so as to be approximately 45 ° with respect to one of the linear birefringence axes of the device. .

図面の簡単な説明 以下、本発明を添付図面を参照して説明する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

第1図および2図は、それぞれ、従来の光ファイバ通信
システムの概略図、および従来の光学的大容量記憶装置
の概略図であり、 第3図は、従来のバルク状単結晶磁性ガーネット光アイ
ソレータを備えた光学システムの概略図であり、 第4図は、従来のバルク状単結晶磁性ガーネット光サー
キュレータを備えた光学システムの概略図であり、 第5図は、磁化された直線複屈折媒体中を伝搬する光の
振動的な回転の様子を示したものであり、 第6図は、光スイッチ或いは変調器として有用な薄膜磁
性ガーネット材料を用いた公知の装置を示すものであ
り、 第7〜9図は本発明による光学システムの3つの実施例
の概略図であり、 第10〜13図は本発明による光学システムに用いられた光
アイソレータの4つの実施例を示したものであり、 第14図は本発明による光学システムに用いられた光サー
キュレータの1実施例を示したものであり、 第15図は、本発明による光学システムで用いられる反相
反装置の1実施例を用いて得られる、光の伝搬距離の関
数としての、偏光方向の回転度(旋光度)を示したもの
であり、 第16図は、不要の導波モードを低減させる公知の2層装
置を示したものであり、更に、 第17〜21図は本発明による反相反装置の実施例を示した
ものである。
1 and 2 are a schematic diagram of a conventional optical fiber communication system and a schematic diagram of a conventional optical mass storage device, respectively, and FIG. 3 is a conventional bulk single crystal magnetic garnet optical isolator. FIG. 4 is a schematic view of an optical system equipped with the above, FIG. 4 is a schematic view of an optical system equipped with a conventional bulk single crystal magnetic garnet optical circulator, and FIG. 5 is a magnetized linear birefringent medium. FIG. 6 shows a state of oscillatory rotation of light propagating in the light. FIG. 6 shows a known device using a thin film magnetic garnet material useful as an optical switch or a modulator. 9 is a schematic view of three embodiments of the optical system according to the present invention, and FIGS. 10 to 13 show four embodiments of the optical isolator used in the optical system according to the present invention. Figure Shows an embodiment of the optical circulator used in the optical system according to the present invention, and FIG. 15 shows an optical circulator obtained by using the embodiment of the reciprocal device used in the optical system according to the present invention. FIG. 16 shows the degree of rotation of the polarization direction (optical rotation) as a function of the propagation distance of, and FIG. 16 shows a known two-layer device for reducing unwanted guided modes. 17 to 21 show an embodiment of a reciprocal device according to the present invention.

詳細な説明 本発明は光学システム、例えば、光ファイバ通信システ
ム或いは光学的大記憶容量装置を含むものである。この
光学システムは、検出情報に誤りがないようにし、及び
/又はバルク状の、すなわちバルクの光アイソレータ或
いはバルクの光サーキュレータを用いずに光を光ファイ
バ端部に有効に結合させるものである。
DETAILED DESCRIPTION The present invention includes an optical system, such as a fiber optic communication system or an optical mass storage device. The optical system provides error-free detection information and / or effectively couples light to the end of an optical fiber without the use of bulk or bulk optical isolators or bulk optical circulators.

第7〜9図に示したように、本発明による光学システム
10は、反相反装置、例えば光アイソレータ或いは光サー
キュレータであり、且つ直線複屈折材料を用いる構成要
素30により構成される。上記成分30が、例えば、光アイ
ソレータの場合は、システム10は更に第7〜8図に示し
た諸構成成分により一般に構成される。即ち、この構成
要素は、半導体レーザなどの光源20と、この光源20から
放射され、光アイソレータ30を通る光が入射する構成要
素50と、光検出器80とを備えている。この構成要素50
は、第7図に示したように、例えば光ファイバ60を備え
ている。1方、第8図に示したように、上記構成要素50
はビームスプリッタ65と光ディスク70とを備えている。
An optical system according to the present invention, as shown in FIGS.
Reference numeral 10 is an anti-reciprocal device, for example, an optical isolator or an optical circulator, and is constituted by a component 30 using a linear birefringent material. If the component 30 is, for example, an optical isolator, then the system 10 is generally further comprised of the components shown in FIGS. That is, this component comprises a light source 20 such as a semiconductor laser, a component 50 on which light emitted from this light source 20 passes through the optical isolator 30 and a photodetector 80. This component 50
Has an optical fiber 60, for example, as shown in FIG. One side, as shown in FIG.
Includes a beam splitter 65 and an optical disc 70.

例えば、上記システム要素30が光サーキュレータの場合
は、第9図に示したように、システム10は一般に光源20
と光検出器25、および光ファイバ50とを備えている。こ
の光源20から出た光はサーキュレータ30を介してファイ
バ50の1方の端部に結合される。上記サーキュレータ30
はまた、ファイバ端部から出射した光を検出器25に結合
させるためにも用いられる。一般には、他の光検出器お
よび/または光源(サーキュレータ30の有無に係らず)
が上記ファイバの反対側に配置される。(本実施例で
は、上記光ファイバ50は例えば偏光性保持ファイバであ
ると考える。そうでない時は、上記システムは更にファ
イバ50と光サーキュレータの間に偏光子を備えるものと
する。) 上記システム成分30が光アイソレータの場合は(第10〜
13図の4実施例を参照。)、アイソレータは偏光子32と
検光子48の間に材料40を有する。これ等の偏光子32およ
び検光子48には例えば偏光光ファイバが用いられる。偏
光子があると都合が悪い時は、これは金属(図略)、例
えばアルミニウムや金、チタンなどの領域により直ちに
置換えることができ、その場合この領域は材料40(光が
通る)の一部の上で光源20の隣りに配置される。このよ
うな金属領域は、光源20から放射された光(前方に伝
搬)の偏光方向に交差する偏光方向を持つ反射光を吸収
する。この金属領域の厚みは約0.01μm〜約10μmの間
にあると好ましい。約0.01μm以下の厚みは、得られた
薄膜の吸光が低下するので望ましくない。約10μm以上
の厚みは、得られた薄膜が薄いものより大きな吸光度を
与えることがなく、また製造時間が長くなるので、排除
はしないとしても、余り望ましいものではない。
For example, if the system element 30 is an optical circulator, the system 10 will typically be a light source 20 as shown in FIG.
And a photodetector 25 and an optical fiber 50. The light emitted from the light source 20 is coupled to one end of the fiber 50 via the circulator 30. Circulator 30 above
Is also used to couple the light emitted from the end of the fiber into the detector 25. Generally, other photodetectors and / or light sources (with or without circulator 30)
Is located on the opposite side of the fiber. (In the present embodiment, the optical fiber 50 is considered to be, for example, a polarization maintaining fiber. If not, the system further includes a polarizer between the fiber 50 and the optical circulator.) System Component When 30 is an optical isolator (10th ~
See Example 4 in FIG. ), The isolator has a material 40 between the polarizer 32 and the analyzer 48. Polarized optical fibers are used for the polarizer 32 and the analyzer 48, for example. When a polarizer is inconvenient, it can be immediately replaced by a region of metal (not shown), eg aluminum, gold, titanium, etc., which is then one of the materials 40 (where light passes). It is arranged next to the light source 20 on the section. Such a metal region absorbs reflected light having a polarization direction intersecting with the polarization direction of the light emitted from the light source 20 (propagating forward). The thickness of this metallic region is preferably between about 0.01 μm and about 10 μm. A thickness of less than about 0.01 μm is not desirable because it reduces the absorption of the thin film obtained. A thickness of about 10 μm or more is not very desirable, if not excluded, because the resulting thin film does not give greater absorbance than thin ones and it takes longer to manufacture.

検光子48および材料40は、動作時には、偏光子に垂直に
反射光の偏光方向(後方伝搬)を調節するために用いら
れ、従って光源20への光透過は排除される。光源20がこ
のような垂直方向に整合された光の影響を殆んど受けな
い時は、偏光子32(或いは金属領域)は不要になる。
In operation, the analyzer 48 and material 40 are used to adjust the polarization direction (backpropagation) of the reflected light perpendicular to the polarizer, thus eliminating light transmission to the light source 20. When the light source 20 is largely unaffected by such vertically aligned light, the polarizer 32 (or metal region) is not needed.

システム成分30が光サーキュレータの時は、このサーキ
ュレータは材料40を有する(第14図に示した実施例を参
照)。更に、このサーキュレータは、偏光の異なる2本
の光ビームを異なる光路、例えば、偏光感知反射器或い
はルチル板(単数の、或いは複数の)などの公知の光学
装置に振り向ける手段90を備えている。
When the system component 30 is an optical circulator, this circulator comprises material 40 (see the embodiment shown in Figure 14). Furthermore, the circulator comprises means 90 for directing the two light beams of different polarizations to different optical paths, for example known optical devices such as polarization sensitive reflectors or rutile plate (s). .

反相反装置、例えば、アイソレータ或いはサーキュレー
タに用いられる材料40は前方および後方伝搬光が通過す
る一連の材料領域44を有している。これ等の領域の各々
は光透過性であり(入射光の少なくとも50%が透過す
る。)、これ等の領域の少なくとも若干のものは磁性体
である(即ち、磁化可能である。)。これ等の材料領域
の厚みも組成も同じである必要はないが、一般に製造が
容易だと厚みや組成も一様にし易い。更に、材料領域44
は連続する薄膜として(入射光波長の約10倍以下の厚み
を持つ)製造されると好ましいが、厚膜も有用であり、
排除されるものではない。このような薄膜および厚膜は
直線複屈折を受け、従って上記磁性領域は、磁化される
と(光の伝搬方向に)楕円複屈折を示す。薄膜として形
成された場合の材料領域44は約0.1μmから約100μmの
範囲の厚みを持つことが好ましい。約0.1μm以下の厚
みの薄膜は、光導波路としては比較的貧弱であり好まし
くない。厚みが約100μm以上だと、このような厚膜を
通る光は望ましくない程広がってしまい(厚み方向
に)、従ってこの光を他の光学成分に直接結合させ難く
なり、やはり望ましくない。
The material 40 used in an anti-reciprocal device, such as an isolator or circulator, has a series of material regions 44 through which forward and backward propagating light passes. Each of these regions is light transmissive (transmits at least 50% of the incident light), and at least some of these regions are magnetic (ie, magnetizable). It is not necessary that these material regions have the same thickness and composition, but generally, if they are easily manufactured, the thickness and composition are easy to be uniform. In addition, the material area 44
Is preferably manufactured as a continuous thin film (having a thickness less than about 10 times the wavelength of the incident light), but thick films are also useful,
It is not excluded. Such thin and thick films are subject to linear birefringence, so that the magnetic region exhibits elliptical birefringence (in the direction of light propagation) when magnetized. Material region 44, when formed as a thin film, preferably has a thickness in the range of about 0.1 μm to about 100 μm. A thin film having a thickness of about 0.1 μm or less is relatively unfavorable as an optical waveguide. When the thickness is about 100 μm or more, the light passing through such a thick film undesirably spreads (in the thickness direction), which makes it difficult to directly couple this light to other optical components, which is also undesirable.

このような直線複屈折の作用を都合良く克服するには、
即ち、入射直線偏光を45°にほぼ等しい角度を(或いは
45°の奇数倍)通して回転させ、楕円偏光を都合良く直
線偏光に変換するには、反相反装置30は2つの条件を満
足しなければならない。先ず、(磁化された)領域44が
示す楕円複屈折の、直線成分の符号および/または大き
さ、或いは円成分の符号および/または大きさは領域毎
に変化するべきである。第2に、初めの、或いは最後の
領域を除く上記材料領域の各々は、この領域の複屈折周
期(P)のにほぼ等しい光伝搬方向の長さを持つ
べきである。(各領域に対する複屈折周期は、光がその
領域を伝搬してその偏光方向の1つの完全な振動(osci
llation)を完了する距離として与えられる。)1方、
最初の領域、或いは最後の領域は、これ等のいずれかの
領域の複屈折周期にほぼ等しい長さを持つべきで
ある。このような初めの領域或いは最後の領域が無い場
合は、出射光は、(入射光に対して)45°向きを変えら
れることはなく、また一般に楕円偏光されなくなること
をここに強調しておく。(領域44の各々における複屈折
周期Pは、この周期が、例えば、その領域の組成やその
領域の磁化の程度、および入射光の波長に依存するの
で、必らずしも同じではない。従って、各領域の複屈折
周期は一般にその領域が動作する特定条件に対して測定
されることになる。これに対する有用な測定法が、例え
ば、ケー・アンドー(K.Ando)等の「LPE−成長型二重
基層鉄ガーネット膜における成長誘導型光学複屈折」
『応用物理』第22巻、第10号,1983年10月,第L618〜L62
0(“Growth Induced Optical Birefringence in LPE−
Grown Bi−Based Iron Garnet Felms,"Japanese J.Appl
Phys.,Vol.22,No.10,October 1983)に記載されてい
る。
To overcome the effect of such linear birefringence,
That is, incident linearly polarized light at an angle (or
In order to rotate elliptically polarized light into linearly polarized light by rotating it through (an odd multiple of 45 °), the reciprocal device 30 must satisfy two conditions. First, the sign and / or magnitude of the linear component or the sign and / or magnitude of the circular component of the elliptical birefringence exhibited by the (magnetized) region 44 should vary from region to region. Second, the beginning, or each of the material region except for the last region should have substantially equal light propagation direction length 1/2 birefringence period of the region (P). (The birefringence period for each region is that one complete oscillation (osci
given as the distance to complete. ) One,
The first region or last region, should have a length substantially equal to 1/4 birefringence period of any region of this like. It should be emphasized here that in the absence of such an initial or final region, the outgoing light cannot be redirected 45 ° (relative to the incident light) and will generally not be elliptically polarized. . (The birefringence period P in each of the regions 44 is not necessarily the same because this period depends on, for example, the composition of the region, the degree of magnetization of the region, and the wavelength of incident light. , The birefringence period of each region will generally be measured for the specific conditions in which the region operates.A useful measurement for this is, for example, “LPE-Growth” by K. Ando et al. -Induced Optical Birefringence in Type Bilayer Iron Garnet Film "
"Applied Physics" Vol.22, No.10, October 1983, L618-L62
0 (“Growth Induced Optical Birefringence in LPE−
Grown Bi-Based Iron Garnet Felms, "Japanese J. Appl
Phys., Vol. 22, No. 10, October 1983).

第10〜14図には上記の2つの条件を考慮した光アイソレ
ータ/サーキュレータ30の実施例が示してある。例え
ば、第10図に示した実施例においては、楕円複屈折の円
成分の符号は領域毎に変化し、即ち磁化の方向(単一頭
の矢印により示した)が領域毎に変化する。(長さP/2
の非磁化領域、或いは磁化が光の伝搬方向に垂直に向け
られ、磁化領域の間に介在された長さP/2の領域は排除
されない。このような領域の存在は単に回転方向に影響
するだけである。即ち、或る場合にはこのような領域
は、例えば+45°の回転を−45°の回転に変えるだけで
ある。)第11図の実施例においては、領域毎に変化する
のは円成分の大きさである(第11図の第2,第4,および第
6領域は、磁化が光の伝搬方向に平行に揃えられるので
ゼロでない円成分を持つが、第1,第3,第5,および第7領
域は、磁化が光の伝搬方向に垂直に揃えられるのでゼロ
の円成分を有する。)1方、楕円複屈折の直線成分の符
号は第12図に示した実施例では交互に変化する(これは
以下に詳述する。)第13図に示した実施例の場合は、領
域毎に変化するのは直線成分の大きさである。直線成分
の大きさを変える1つの方法は厚さの異なる1つおきの
材料領域を形成することで与えられる。)1方、また第
13図に示したように、全ての領域は初めは一様な厚さで
製造され、次に屈折率が下の領域44のものより小さな屈
折率の材料領域46が従来の選択的な付着(deposition)
および/またはエッチング法により1つおきの領域44に
わたって形成される。) 一般に、45°にほぼ等しい(或いは45°の奇数倍)回転
を得るのに必要なほぼP/2に等しい長さの領域の個数は
経験的に決められる(例えば、領域数が異なる対照サン
プルに得られる、直線複屈折材料で通常達成されるもの
以上の回転を測定することによって)。本発明の目的を
達成するためには、回転角は、もし光源20からの光の強
度が偏光子20を透過した反射光強度の少なくとも10倍以
上の場合は、45°或いはその奇数倍にほぼ等しくなけれ
ばならない。更に、また本発明の目的を達成するために
は、上記材料領域は、もし領域の個数が例えば45°の回
転を発生するように選択され、また光源20からの光の強
度がこの場合も偏光子32を透過した反射光強度の少なく
とも10倍以上の場合は、P/2およびP/4にほぼ等しい長さ
を持たなければならない。
FIGS. 10 to 14 show an embodiment of the optical isolator / circulator 30 in consideration of the above two conditions. For example, in the embodiment shown in FIG. 10, the sign of the circular component of elliptical birefringence changes from region to region, ie the direction of magnetization (indicated by the single headed arrow) changes from region to region. (Length P / 2
The non-magnetized regions of P, or the regions where the magnetization is oriented perpendicular to the light propagation direction and the length P / 2 is interposed between the magnetized regions are not excluded. The existence of such a region only affects the direction of rotation. That is, in some cases such regions only change, for example, a + 45 ° rotation to a −45 ° rotation. In the embodiment of FIG. 11, it is the size of the circular component that varies from region to region (the magnetizations of the second, fourth, and sixth regions of FIG. 11 are parallel to the light propagation direction). Since they are aligned, they have a non-zero circular component, but the first, third, fifth, and seventh regions have zero circular components because their magnetizations are aligned perpendicular to the light propagation direction.) The sign of the linear component of the birefringence changes alternately in the embodiment shown in FIG. 12 (this will be described in detail below). In the case of the embodiment shown in FIG. It is the magnitude of the linear component. One way to change the magnitude of the linear component is to form alternating material regions of different thickness. ) One way, again
As shown in FIG. 13, all regions are initially manufactured to a uniform thickness, and then a material region 46 having a lower index of refraction than that of the region 44 below is provided by conventional selective deposition ( deposition)
And / or etching techniques are applied over every other region 44. ) In general, the number of regions of length approximately equal to P / 2 required to obtain a rotation approximately equal to 45 ° (or an odd multiple of 45 °) is empirically determined (eg, control samples with different numbers of regions). By measuring the rotation above that normally achieved with linearly birefringent materials). To achieve the object of the present invention, the rotation angle is approximately 45 ° or an odd multiple thereof if the intensity of the light from the light source 20 is at least 10 times or more the intensity of the reflected light transmitted through the polarizer 20. Must be equal. Furthermore, and in order to achieve the object of the present invention, the material regions are selected such that the number of regions produces a rotation of, for example, 45 °, and the intensity of the light from the light source 20 is also polarized. If the intensity of the reflected light transmitted through the child 32 is at least 10 times or more, the length should be approximately equal to P / 2 and P / 4.

材料領域44の組成と厚みが基本的には同じで、偏光の回
転が磁化方向の反転により得られる時は、45°の回転を
実現するのに必要なP/2の長さを有する領域の個数N
は、関係式 により十分近似できることが見出されている。ここでF
は材料領域内での比ファラディ回転(単位長さ当りの回
転度数)の(一様な)大きさを示すものである。1方、
Δβは上記領域内での直線複屈折の(一様な)大きさを
示している(即ち、 但し、nTEとnTEはそれぞれ、TM波が見た実効屈折率およ
びTE波が見た実効屈折率であり、更にλは真空中の光の
波長を示している。) 式(1)を満たさない(特定の光の波長λに対して)材
料領域の数(N)を用いることが望ましい時は、この数
はなお使用可能であり、また式(1)はなお、Fおよび
/またはΔβを変えることにより満足され得る(特定の
光の波長λに対して)ものである。例えば、Fは光の伝
搬方向の磁化成分を変えることにより直ちに変えること
ができる。このような変更は、例えば、磁化方向を揃え
るために用いられる磁場を、磁化が光の伝搬方向に平行
にならないように(従って光の伝搬方向の磁化成分を減
らすように)、回転させることにより直ちに実現するこ
とができる。1方、Δβは、材料領域44の厚みを(一様
に)変化させることにより、或いは領域44の上に、およ
び/または下にある、この領域44のものより小さな屈折
率の、1つ以上の材料層を形成することにより直ちに変
えることができる。この材料には、例えば、二酸化珪素
や窒化珪素やガドリニウム・ガリウム・ガーネットが考
えられる。
When the composition and thickness of the material region 44 are basically the same, and the rotation of the polarized light is obtained by reversing the magnetization direction, a region having a length of P / 2 necessary to realize the rotation of 45 ° is formed. Number N
Is the relational expression It has been found that can be sufficiently approximated by. Where F
Indicates the (uniform) magnitude of the specific Faraday rotation (rotational frequency per unit length) in the material region. One,
Δβ indicates the (uniform) magnitude of linear birefringence in the above region (ie, Note that n TE and n TE are the effective refractive index seen by the TM wave and the effective refractive index seen by the TE wave, respectively, and λ is the wavelength of the light in vacuum. When it is desirable to use a number (N) of material regions (for a particular wavelength of light λ) that does not satisfy equation (1), this number is still usable, and equation (1) still , F and / or Δβ can be satisfied (for a particular light wavelength λ). For example, F can be changed immediately by changing the magnetization component in the light propagation direction. Such changes can be made, for example, by rotating the magnetic field used to align the magnetization directions so that the magnetization is not parallel to the light propagation direction (and thus reduces the magnetization component of the light propagation direction). Can be realized immediately. On the one hand, Δβ is one or more of a smaller index of refraction than that of this region 44, by varying (uniformly) the thickness of the material region 44 or above and / or below the region 44. It can be changed immediately by forming a material layer of This material may be, for example, silicon dioxide, silicon nitride, gadolinium gallium garnet.

45°の回転を得るのに必要な領域数が決定されたら(経
験的に、或いは例えば式(1)を用いることにより、45
°の所望の倍数に等しい回転は領域の(元の)数の倍数
を用いることにより直ちに得られる。但し、それぞれの
連続する領域の組の順序は前回の組の逆であるべきであ
る。例えば、3つのP/2領域とP/4領域(例えば、磁化反
転を有する)が45°の回転を与える時は、付加的なP/4
領域(2つのP/4領域の間に磁化反転がない場合)およ
びこれに続く付加的な3つのP/2領域(磁化反転を示
す)は90°の回転を与える。更に、P/4領域を伴った3
つのP/2領域を付加すると135°の回転が得られる。
Once the number of regions needed to obtain a 45 ° rotation has been determined (empirically or by using, for example, equation (1),
A rotation equal to the desired multiple of ° is obtained immediately by using a multiple of the (original) number of regions. However, the order of each successive region set should be the reverse of the previous set. For example, if three P / 2 and P / 4 regions (eg, with magnetization reversal) provide 45 ° rotation, an additional P / 4
The region (when there is no reversal of magnetization between the two P / 4 regions) and the following three additional P / 2 regions (indicating reversal of magnetization) give a rotation of 90 °. Furthermore, 3 with P / 4 region
Addition of two P / 2 regions gives a rotation of 135 °.

2つの条件のいずれか1つが満たされた場合は、本発明
の装置によりほぼ反相反的な動作が直ちに得られる(こ
れが45°の回転を与えるか、45°の奇数倍の回転を与え
るかに関わらず)ことが見出されている。第1の条件
は、P/4領域が最後の材料領域の時は、入射光は本装置
の直線複屈折の2軸の1つにほぼ平行する第1の材料領
域に入射するべきであるということで与えられる。(直
線複屈折軸は、磁化がない場合に経験的に直ちに決定で
きる装置の2方向を示す。)例えば、直線偏光が任意の
方向の装置の非磁化対照サンプルに入射した場合、直線
複屈折軸は偏光の変化を与えない方向の軸である。)第
2の条件は、P/4領域が第1材料領域の時は、入射光は
直線複屈折軸のいずれかに対してほぼ45°に等しい角度
で(即ち、+45°或いは−45°)上記領域に入射すべき
である。(本発明の目的のためには、入射光は複屈折軸
の1つにほぼ平行するか、複屈折軸の1つに対して45°
にほぼ等しい角度になるように方向づけられ、従っても
し2つの条件が満足される場合はほぼ反相反的動作が実
現される。先ず、材料領域の個数と長さを選択して45°
或いは45°の奇数倍の回転を与えるべきである。次に、
光源20からの光の強度は偏光子32を透過した反射光の強
度より少なくとも10倍以上でなければならない。) 本発明の装置には多くの(磁性)材料を用いることがで
き、その実用性は部分的には入射光に対する透過度に従
って与えられる。例えば、YIGは赤外光(波長領域が約
0.8μmから約6μmの間の光)をほぼ透過させる有用
な材料である。硼酸鉄(FeBO3)も有用であり、波長領
域が約0.5μmから約3μmの光にほぼ透明である。更
に、カドミウム・マンガン・テルル化物も有用であり、
波長領域が約0.6μmから約5μmの光にほぼ透明であ
る。その他の有用な材料が、例えば、ダブリュ・ジェイ
・ダボール(W.J.Tabor)による「磁気光学材料」(“M
agneto−Optic Materials")の章〔エフ・ティー・アレ
ッチおよびイー・オー・シュルツ−デュボア編集の『レ
ーザーハンドブック』北オランダ出版アムステルダム,1
972年(Laser Handbook,edited by F.T.Arecchi and E.
O.Schultz−DuBois,North Holland Publishing Compan
y,Amsterdam,1972)〕にリストしてある。
If either one of the two conditions is fulfilled, the device according to the invention immediately gives a nearly anti-reciprocal motion (whether this gives a rotation of 45 ° or an odd multiple of 45 °). (Regardless of). The first condition is that when the P / 4 region is the last material region, the incident light should be incident on the first material region substantially parallel to one of the two axes of the linear birefringence of this device. Given by that. (The linear birefringence axis refers to the two directions of the device that can be immediately determined empirically in the absence of magnetization.) For example, if linearly polarized light is incident on a non-magnetized control sample of the device in any direction, the linear birefringence axis Is the axis in the direction that does not change the polarization. ) The second condition is that when the P / 4 region is the first material region, the incident light is at an angle approximately equal to 45 ° with respect to either of the linear birefringence axes (ie + 45 ° or −45 °). It should be incident on the above region. (For the purposes of the present invention, incident light is approximately parallel to one of the birefringent axes, or 45 ° to one of the birefringent axes.
Are oriented so that they are approximately equal to each other, so that nearly reciprocal motion is achieved if the two conditions are met. First, select the number and length of the material area and select 45 °.
Or it should give an odd number of rotations of 45 °. next,
The intensity of the light from the light source 20 must be at least 10 times higher than the intensity of the reflected light transmitted through the polarizer 32. A large number of (magnetic) materials can be used in the device of the invention, the practicality of which is partly given by the transparency to incident light. For example, YIG is infrared light (wavelength range is about
It is a useful material that almost transmits light between 0.8 μm and about 6 μm). Iron borate (FeBO 3 ) is also useful and is substantially transparent to light in the wavelength range of about 0.5 μm to about 3 μm. Furthermore, cadmium-manganese-telluride is also useful,
It is almost transparent to light having a wavelength range of about 0.6 μm to about 5 μm. Other useful materials are, for example, "Magnetic Optical Materials" by WJ Tabor ("M
agneto-Optic Materials ") [F.T. Aletsch and E.O. Schultz-" Laser Handbook "edited by DuBois, North Holland Publishing Amsterdam, 1
972 (Laser Handbook, edited by FTArecchi and E.
O.Schultz-DuBois, North Holland Publishing Compan
y, Amsterdam, 1972)].

(符号が)変化する直線或いは円複屈折を与える材料領
域を形成する多くの方法が可能である。例えば、磁性材
料の硼酸鉄(FeBO3)は円複屈折(磁化された時)と結
晶性の(直線状の)複屈折を共に与える。(FeBO3の2
つの結晶軸は第12図ではaおよびbと示してある。)こ
のようにして、反対向きの結晶部位を互いに隣接するよ
うに積重ねることにより(第12図に示したように)、交
互(符号)直線複屈折領域を持つ磁性材料が得られる。
(この方法に関しては、引用によりここに取込まれる、
1971年11月2日付のクルツィッヒ(Kurtzig)等の米国
特許第3,617,942号を参照されたい。) 交互(符号)円複屈折を有した材料領域を形成する方法
は反対向きの磁場を隣接する磁性領域に印加することか
らなる。これは、例えば、磁性材料の表面に蛇絞石のマ
イクロ回路を形成し、これに電流を流すことにより実現
される(ここで引用により与える1973年10月9日付けブ
ランク(Blank)等に対する米国特許第3,764,195号に記
載されたように。)。
Many ways are possible to create regions of material that provide (linear) birefringence of varying (sign). For example, the magnetic material iron borate (FeBO 3 ) provides both circular birefringence (when magnetized) and crystalline (linear) birefringence. (FeBO 3 of 2
The two crystallographic axes are labeled a and b in FIG. In this way, by stacking opposite crystal parts so that they are adjacent to each other (as shown in FIG. 12), a magnetic material having alternating (sign) linear birefringent regions is obtained.
(For this method, incorporated by reference,
See Kurtzig et al., U.S. Pat. No. 3,617,942, issued Nov. 2, 1971. ) A method of forming regions of material with alternating (sign) circular birefringence consists of applying opposite magnetic fields to adjacent magnetic regions. This is achieved, for example, by forming a serpentine microcircuit on the surface of a magnetic material and passing an electric current through it (see Blank et al., Dated October 9, 1973, cited herein). As described in Japanese Patent No. 3,764,195.).

例えば薄膜磁性ガーネット導波路、例えば薄膜YIG導波
路に直ちに適用出来、交互円複屈折を持つ材料領域を形
成する他の方法が有り、これはサブラチス磁化の変化を
与えるものである。例えば、YIG(Y3Fe5O12)の構造
は、各分子の5個の鉄原子のうちの3つが四面体格子サ
イトに配置され、残る2つの原子が八面体サイトの配置
されるように与えられる。更に、四面体サイトの3つの
磁気能率(四面体鉄原子に関係する)は互いに平行であ
るが、八面体サイトの2つの磁気能率に対して反平行で
ある。従って、外部磁場が有ると、(主要な)四面体能
率が印加磁場に平行になり、1方八面体能率が磁場に反
平行になる。重要なことには、ファラディ回転(旋光)
の方向を主として決定するのは八面体能率の方向であ
る。
For example, there are other methods that are immediately applicable to thin film magnetic garnet waveguides, such as thin film YIG waveguides, to form material regions with alternating circular birefringence, which provide a change in sublattice magnetization. For example, the structure of YIG (Y 3 Fe 5 O 12 ) is such that 3 out of 5 iron atoms of each molecule are arranged at tetrahedral lattice sites, and the remaining 2 atoms are arranged at octahedral sites. Given. Furthermore, the three magnetic efficiencies of tetrahedral sites (related to tetrahedral iron atoms) are parallel to each other, but antiparallel to the two magnetic efficiencies of octahedral sites. Thus, in the presence of an external magnetic field, the (main) tetrahedral efficiency is parallel to the applied magnetic field and the uni-octahedral efficiency is antiparallel to the magnetic field. Importantly, Faraday rotation (optical rotation)
It is the direction of octahedral efficiency that mainly determines the direction of.

YIGの交互(符号)円複屈折領域は、例えば、選択した
材料領域における四面体能率の大きさを、これ等の領域
における八面体能率が主要になる点まで減らすことによ
り形成される。従って、磁場が有る場合は、選択された
領域における(現在主要な)八面体能率が印加磁場に平
行に揃えられるが、非選択領域(ここでは四面体能率が
なお支配的である)の八面体能率は磁場に反平行にな
り、従って選択領域および非選択領域に逆符号のファラ
ディ回転が与えられる。
The YIG alternating (sign) circular birefringence regions are formed, for example, by reducing the magnitude of the tetrahedral efficiency in selected material regions to a point where the octahedral efficiency in these regions becomes dominant. Thus, in the presence of a magnetic field, the (currently dominant) octahedral efficiency in the selected region is aligned parallel to the applied magnetic field, but in the non-selected regions (where the tetrahedral efficiency is still dominant). The efficiency is anti-parallel to the magnetic field, and therefore the selected and non-selected regions are given Faraday rotations of opposite sign.

選択されたYIG材料領域の四面体能率の減少は、非磁性
イオン、例えばガリウム或いはアルミニウム或いはゲル
マニウムイオンで四面体サイトに配置された鉄原子を置
き換える(少なくとも部分的に)ことにより直ちに実現
できる。このような置換は、例えば、YIG材料を八面体
および四面体格子サイトの非磁性イオン先ず形成し、即
ち成長させ、次に非磁性イオン(以下に説明するよう
に)を選択領域の八面体格子サイトから四面体格子サイ
トに移動させることにより実現される。
The reduction of the tetrahedral efficiency of the selected YIG material region can be readily realized by replacing (at least partially) the iron atoms located at the tetrahedral sites with non-magnetic ions, such as gallium or aluminum or germanium ions. Such substitution may be accomplished, for example, by first forming, or growing, non-magnetic ions of octagonal and tetrahedral lattice sites in a YIG material, and then non-magnetic ions (as described below) in the octahedral lattice of selected regions. It is realized by moving from the site to the tetrahedral lattice site.

上記の格子サイト間の非磁性イオンの移動は、ここで引
用する1974年10月29日付けル・クロー(Le Craw)等の
米国特許第3,845,477号に記載された手順により直ちに
実現される。ここでは、非磁性イオンをドープした薄膜
YIGを、例えば、ガドリニウム・ガリウム・ガーネット
(GGG)の基板45(第7図参照)に従来の方法によりエ
ピタキシャル成長させる。ドープしたYIG薄膜は「補償
点」に近接した組成(正味の磁気能率がゼロの組成)を
有すべきであるが、正味の四面体能率がなお正味の八面
体能率より支配的になるようなものでなければならな
い。このようにして、非磁性イオンが例えばカリウムの
時はその組成は好ましくは、1.05≦x≦1.45としてY3Ga
xFe5-xO12として与えられる。約1.05以下のの値は、
得られた四面体能率が以下に説明する処理の後でも支配
的なままである、即ち八面体能率が優勢な所はないため
に望ましくはない。約1.45以上の値も、得られた八面
体能率が支配的であり、従って四面体能率が優勢になる
所はないため望ましくない。
The transfer of non-magnetic ions between the lattice sites described above is readily accomplished by the procedure described in Le Craw et al., US Pat. No. 3,845,477, dated October 29, 1974, which is incorporated herein by reference. Here, a thin film doped with non-magnetic ions
YIG is epitaxially grown, for example, on a gadolinium gallium garnet (GGG) substrate 45 (see FIG. 7) by conventional methods. The doped YIG thin film should have a composition close to the "compensation point" (composition with zero net magnetic efficiency), but the net tetrahedral efficiency still predominates over the net octahedral efficiency. Must be one. Thus, when the non-magnetic ion is, for example, potassium, its composition is preferably 1.05 ≦ x ≦ 1.45 and Y 3 Ga
Given as x Fe 5-x O 12 . Values of x less than about 1.05
The tetrahedron efficiency obtained remains undesired after the treatments described below, ie the octahedron efficiency is undesired because there is no predominance. An x value of about 1.45 or higher is also undesirable because the octahedral efficiency obtained is predominant, and therefore there is no place where the tetrahedral efficiency dominates.

選択された材料領域の四面体配置鉄原子を例えばガリウ
ムイオンで選択的に置換することは、厚みが約1000Åか
ら約5000Åの範囲のSi領域を、選択した材料領域の各々
にわたって先ず形成することにより実現される。このSi
領域は、従来の選択的付着手順によるか、或いはYIG薄
膜の全上部面を被うSi層を形成し、次に従来のエッチン
グ法により選択したSi層部分を除去することにより形成
される。次に、このYIGの薄膜が、例えば温度範囲が約4
00℃から約800℃の窒素雰囲気内で約時間から約2
4時間にわたってアニールされる。約400℃以下および約
時間以下のアニール時間は、ガリウムイオンの転
送を殆んど或いは全く与えないので、望ましくない。約
800℃以上のアニール温度および約24時間以上のアニー
ル時間は、Siで被覆されないものを含む全ての領域が同
様量のガリウムイオン転送を受けるので望ましくない。
室温に冷却した後(所望の時間期間にわたって)Siによ
りカバーされない領域は基本的には変化しないが、シリ
コンで被覆された領域は八面体から四面体の格子サイト
へのガリウムイオンの転送を受けることになる。
Selective replacement of tetrahedrally arranged iron atoms in selected material regions with, for example, gallium ions is accomplished by first forming a Si region with a thickness in the range of about 1000Å to about 5000Å over each of the selected material regions. Will be realized. This Si
The regions are formed by a conventional selective deposition procedure or by forming a Si layer overlying the entire top surface of the YIG thin film and then removing selected Si layer portions by conventional etching methods. Next, this thin film of YIG has a temperature range of about 4
From 00 ℃ in a nitrogen atmosphere of about 800 ℃ about 1/2 hours to about 2
Annealed for 4 hours. About 400 ° C or less and about
1/2 hours or less annealing time, since the transfer of gallium ions do not give almost or entirely undesirable. about
Annealing temperatures above 800 ° C. and annealing times above about 24 hours are undesirable because all regions, including those not coated with Si, undergo similar amounts of gallium ion transfer.
After cooling to room temperature (over the desired time period), the area not covered by Si remains essentially unchanged, but the silicon-covered area undergoes the transfer of gallium ions from the octahedral to the tetrahedral lattice sites. become.

薄膜YIG内に相互(符号が)円複屈折を有する材料領域
を形成する新しい方法があり、これは非磁性イオンを十
分にドープして一様な八面体支配領域を形成する薄膜を
用いるものである。この方法では、次に、非磁性イオン
を選択された材料領域の四面体から八面体格子サイトに
移動させることにより、これ等の領域が四面体で支配さ
れるようになる。従って、また磁場が存在する場合は、
選択された材料領域の八面体能率(モーメント)はそれ
等自体磁場に反平行に揃えられ、1方非選択領域の八面
体能率(モーメント)はそれ等自体磁場に平行に揃えら
れる。
There is a new method of forming regions of material with mutual (sign) circular birefringence in the thin film YIG, which uses thin films that are sufficiently doped with non-magnetic ions to form a uniform octahedral dominant region. is there. In this method, the non-magnetic ions are then moved from the tetrahedrons of the selected material region to the octahedral lattice sites, so that these regions are dominated by the tetrahedra. So also in the presence of a magnetic field,
The octahedral powers (moments) of the selected material regions are themselves aligned antiparallel to the magnetic field, and the octahedral powers (moments) of the one-way non-selected regions are themselves aligned parallel to the magnetic field.

この方法で用いられるYIG膜は、既に注目したように、
「補償点」に近接しているが、八面体支配をもたらす組
成を有している。ガリウムが非磁性イオンの場合は、上
記薄膜の組成は、1.1≦z≦1.5としてY3GazFe5-zO12
与えられる。約1.1以下のの値は、得られた薄膜が優
勢な四面体(優勢な八面体よりむしろ)能率を持つの
で、望ましくない。1方、約1.5以上の値は、以下に
与える処理の後も、得られた八面体能率が依然として支
配的なので、望ましくない。
The YIG film used in this method, as already noted,
Close to the "compensation point", but with a composition that provides octahedral dominance. When gallium is a non-magnetic ion, the composition of the thin film is given by Y 3 Ga z Fe 5 -z O 12 with 1.1 ≦ z ≦ 1.5. Values of z below about 1.1 are undesirable because the resulting film has a dominant tetrahedral (rather than a dominant octahedron) efficiency. On the one hand, z- values above about 1.5 are not desirable, as the octahedral efficiency obtained is still dominant after the treatments given below.

選択された材料領域における四面体サイトから八面体サ
イトへのガリウムイオンの転送は、これ等の選択された
材料領域を少なくとも1マイクロ秒に等しい時間幅にわ
たって少なくとも1200℃の温度に加熱し、次にこれ等の
領域を約10秒以下、好ましくは約0.1sec以下の時間幅に
わたって室温に冷却することにより実現される。約1200
℃以下の加熱温度、および約1マイクロ秒以下の加熱時
間は、その結果として望ましくない程少数のガリウムイ
オンが四面体サイトから八面体サイトに転送されるので
望ましくない。1方、約10秒以上の冷却時間は、望まし
くない程多くのガリウムイオンが初めは四面体サイトか
ら八面体サイトに移動され、次に四面体サイトに戻さ
れ、サブラチス(sublattice)を支配的なままに残すの
で、望ましくないない。上記の加熱および冷却手順は、
レーザ、例えば連続波(CW)アルゴンイオンレーザで選
択的に走査することにより選択された材料領域で直ちに
実現される。
Transfer of gallium ions from tetrahedral sites to octahedral sites in selected material regions heats these selected material regions to a temperature of at least 1200 ° C. for a duration equal to at least 1 microsecond and then It is realized by cooling these regions to room temperature over a time width of about 10 seconds or less, preferably about 0.1 seconds or less. About 1200
Heating temperatures of less than or equal to 0 ° C. and heating times of less than about 1 microsecond are undesirable because they result in undesirably small numbers of gallium ions being transferred from the tetrahedral sites to the octahedral sites. On the other hand, a cooling time of about 10 seconds or more causes undesirably large amounts of gallium ions to move from the tetrahedral site to the octahedral site and then back to the tetrahedral site, predominantly affecting the sublattice. It is not desirable because it is left as it is. The heating and cooling procedure above is
Immediately at selected material regions by selective scanning with a laser, eg, a continuous wave (CW) argon ion laser.

サブラチス磁化を改変する上記の方法は、YIG膜(非磁
性イオンでドープされた)が薄膜の上面に平行な(従っ
て光の伝搬方向に揃えられた)磁化容易軸を有するもの
と仮定している。しかしながら、ヒ素成長薄膜は通常、
成長誘起異方性および磁気歪の、例えば圧縮性の異方性
を示す。前者は膜面に垂直な磁化容易軸をもたらすが、
後者は膜面に平行する磁化容易軸を与える。これ等の成
長誘起異方性が非常に大きく、従って磁化容易軸が膜表
面に垂直な時は、これ等の異方性は排除されなければな
らない。殆んどの場合、これは従来のアニール法(例え
ば、エイ・ジェイ・クルツィッヒおよびエフ・ビー・ヘ
イグドーン(A.J.Kurtzig)とF.B.Hagedorn)等の、
「バルク状、薄膜状ガーネットにおける非立方体磁石の
異方性」『IEEEトランス磁性学』第7巻,1971年,第473
頁(“Noncubic Magnetic Anisotropies in Bulk and T
hin Film Garnets,"IEEE Trans.Magnetism,Vol.MAG7,P.
473)を参照されたい。)により直ちに実現できる。
The above method of modifying sublattice magnetization assumes that the YIG film (doped with non-magnetic ions) has an easy axis parallel to the top surface of the film (and thus aligned with the direction of light propagation). . However, arsenic grown thin films typically
It shows growth-induced anisotropy and magnetostriction, for example, compressive anisotropy. The former brings an easy axis of magnetization perpendicular to the film plane,
The latter gives an easy axis of magnetization parallel to the film plane. When these growth-induced anisotropies are very large and therefore the easy axis of magnetization is perpendicular to the film surface, these anisotropies must be eliminated. In most cases, this is a conventional annealing method (eg AJ Kurzich and FB Hagedorn).
"Anisotropy of non-cubic magnets in bulk and thin film garnets", IEEE Transmagnetics, Vol. 7, 1971, 473.
Page (“Noncubic Magnetic Anisotropies in Bulk and T
hin Film Garnets, "IEEE Trans.Magnetism, Vol.MAG7, P.
473). ) Can be realized immediately.

公知のように、ビスマスによるYIG膜のドーピングは
(Yを置換する。)ファラディ回転(旋光)度をかなり
増加させるが、成長誘起異方性も増強する。更に、これ
等の増強された成長誘起異方性は、必要な温度が非常に
高く(約1300℃より高い)、従ってYIG膜がかなり損傷
或いは破壊されるので、材料からアニールにより除くこ
とはできないと長く考えられている。(例えば、ビー・
ハンセン(P.Hansen)等の、「ビスマス置換ガドリニュ
ウム鉄ガーネット膜の磁性的、磁気光学的性質」『物理
研究B』第27巻,第7号,1983年4月1日(“Magnetic
and Magneto−Optical Propertics of Bismutn−Substi
tuted Gadolinium Iron Garnet Films",Physical Revie
w B,Vol.27,No.7,Apri1 l,1983)第4375−4383頁を参照
されたい。)。
As is known, doping of YIG films with bismuth (which replaces Y) significantly increases the Faraday rotation (optical rotation), but also enhances the growth-induced anisotropy. Furthermore, these enhanced growth-induced anisotropies cannot be annealed from the material because the required temperature is very high (above about 1300 ° C.) and therefore the YIG film is significantly damaged or destroyed. Has long been considered. (For example,
P. Hansen et al., "Magnetic and Magneto-Optical Properties of Bismuth-Substituted Gadolinium Iron Garnet Films," Physics Research B, Vol. 27, No. 7, April 1, 1983 ("Magnetic
and Magneto-Optical Propertics of Bismutn-Substi
tuted Gadolinium Iron Garnet Films ", Physical Revie
w B, Vol. 27, No. 7, April 1, 1983) pp. 4375-4383. ).

ビスマスドープYIG膜の成長誘起異方性は、アニール前
に膜をCaで(Yを置換する)ドープすることにより膜を
傷つけずに膜から直ちにアニールで除けることが見出さ
れている。好ましくは、ビスマスおよびカルシウムドー
プ膜の組成はY3-a-bBiaCabFe5-cXcO12で与えられる。こ
こに、0.2≦a≦2.0、0.001≦b≦0.1、であり、xは、
例えば非磁性イオン、例えばガリウムを示し、更に
単位の配合物当りのXの量を示すものである。更に、ア
ニール温度は約900℃から約1300℃の間が好ましく、ア
ニール時間は約時間から約24時間の間が好まし
い。約0.2以下のの値は、得られたファラディ回転
(旋光)が増加よりむしろ減少されるので、望ましくな
い。約2.0以上のの値は、光学的品質が高い薄膜の成
長が困難なので望ましくない。約0.001以下の値は、
必要なアニール温度が望ましくなく高いので、好ましく
ない。約0.1以上のの値は、得られた膜が、例えば、
赤外光に対して望ましくない程透過率が低いので、好ま
しくない。約900℃以下のアニール温度、および約
時間以下のアニール時間は、得られた膜の成長誘起異
方性が望ましくない程大きいので、好ましくない。約13
00℃以上のアニール温度および約24時間以上のアニール
時間は、得られた膜が分解され易いので、望ましくな
い。
It has been found that the growth-induced anisotropy of bismuth-doped YIG films can be immediately annealed from the film without damaging the film by doping the film with Ca (replacing Y) before annealing. Preferably, the composition of the bismuth and calcium doped film is given by Y 3-ab Bi a Ca b Fe 5-c X c O 12. Here, 0.2 ≦ a ≦ 2.0, 0.001 ≦ b ≦ 0.1, and x is
For example, it represents a non-magnetic ion such as gallium, and c represents the amount of X per unit formulation. Furthermore, the annealing temperature is preferably between about 900 ° C. to about 1300 ° C., annealing time is preferably between about 1/4 hour to about 24 hours. Values of a below about 0.2 are undesirable because the resulting Faraday rotation (optical rotation) is reduced rather than increased. Values of a greater than or equal to about 2.0 are undesirable because growth of thin films of high optical quality is difficult. B value of less than about 0.001 is
This is undesirable because the required annealing temperature is undesirably high. Values of b greater than about 0.1 are obtained when the resulting membrane is, for example,
It is not preferable because it has an undesirably low transmittance for infrared light. Annealing temperature less than about 900 ℃, and about 1 /
An annealing time of 4 hours or less is not preferable because the growth-induced anisotropy of the obtained film is undesirably large. About 13
Annealing temperatures of 00 ° C. and above and annealing times of about 24 hours and above are undesirable because the resulting film is susceptible to decomposition.

例えばYIG内に、光の伝搬方向に平行且つ垂直に揃えら
れた磁化を有する材料領域を形成する方法も多くのもの
が報告されている。このような方法の1つが、例えば、
イー・エム・ギョージィ(E.M.Gyorgy)等により、「LP
E気泡ガーネット膜における単軸異方性の位置制御」
『応用物理論集』第25巻,第3号,1974年,第167〜168
頁(“Local Control of Uniaxial Anisotropy In LPE
Bubble Garnet Films",Applied Physics Letters,Vol.2
5,No.3,(1974))に記載されている。
For example, many methods have been reported for forming a material region having a magnetization aligned in the YIG in parallel and perpendicular to the light propagation direction. One such method is, for example,
"LP by EMGyorgy" etc.
Position control of uniaxial anisotropy in E-bubble garnet film "
"Theory of Applied Materials" Vol. 25, No. 3, 1974, 167-168
Page (“Local Control of Uniaxial Anisotropy In LPE
Bubble Garnet Films ", Applied Physics Letters, Vol.2
5, No. 3, (1974)).

通常、光導波装置、例えば、薄膜或いは光ファイバ、反
相反偏光回転子(APRs)は唯1つの、或いは幾つかの選
択された導波モードを回転させるように設計される。
(電磁波を光線として近似した場合、ここに示した導波
モードは、例えば、APRの薄膜或いは光ファイバコア内
を全内部反射する光線である。このような全内部反射
は、下側の、或いは周囲の媒体、例えば薄膜を支承する
基板或いは光ファイバを囲繞するクラッディングなどよ
り屈折率の大きな薄膜或いは光ファイバコアにより実現
される。)従って、このようなAPRsの性能は、望ましく
ない導波モード(即ち、APRsにより正しくは回転されな
い導波モード)の個数が減少するにつれ次第に増強され
ると考えられている。これは、APRsの動作に重要なのは
導波モードだけという仮定に基づくものである。
Optical waveguide devices, such as thin films or optical fibers, anti-reciprocal polarization rotators (APR s ) are typically designed to rotate only one or several selected guided modes.
(When an electromagnetic wave is approximated as a light beam, the guided mode shown here is, for example, a light beam that is totally internally reflected in the thin film of the APR or in the optical fiber core. The performance of such APR s is thus undesired due to the thin film or optical fiber core having a higher refractive index than the surrounding medium, such as the substrate supporting the thin film or the cladding surrounding the optical fiber. mode (i.e., correct the APR s is the guided mode that is not rotated) is thought to be enhanced gradually as the number of decreases. This is important to the operation of the APR s is based on the assumption that only the waveguide mode.

導波モードの個数を減らした導波APRsを形成しようとす
る従来の研究(他の人による)は、導波モードの個数が
2つのバラメータのいずれかを減らすことにより低減さ
れ得るという認識に基づくものであった。即ち、導波AP
Rの厚みが一定にしてある場合、APRと、その下の、或い
は周囲の媒体との間の屈折率差を減らすと、臨界角(光
線が全内部反射される、APRと、その下の、或いはその
周囲の媒体との間の界面から測定された、最大角)が低
減され、従って導波モードの可能な個数が低減される。
1方、Δnが一定の場合、 例えば、APRの厚みを減らすと、薄膜或いはAPR光ファイ
バコアの直径は隣接モードの光線間の角度間隔を増加さ
せ、これは再び導波モードの個数を低減させる。
Previous studies to be formed waveguide APR s with reduced number of the guided mode (by others) is the recognition that may be reduced by the number of guided modes reduce one of two Barameta It was based. That is, guided wave AP
If the thickness of R is kept constant, reducing the refractive index difference between the APR and the underlying or surrounding medium, the critical angle (rays are totally internally reflected, APR and below, Alternatively, the maximum angle (measured from the interface with the surrounding medium) is reduced, thus reducing the possible number of guided modes.
On the other hand, if Δn is constant, for example, if the thickness of APR is reduced, the diameter of the thin film or APR optical fiber core increases the angular spacing between adjacent mode rays, which again reduces the number of guided modes. .

例えば、GGG基板上に形成されたYIGの膜の場合には、YI
GとGGGの間の比較的大きな屈折率差(YIGの屈折率はGGG
のそれより約10%高い。)によりYIG膜により導波され
るモード数が多くなる。従って、単一モード動作を実現
するには、YIG膜の厚みは約1μm以下に低減されるべ
きである。このような非常に薄いYIG膜は例えば従来の
液相エピタキシ(LPE)法を用いて直ちに形成される
が、このような薄膜は、例えば光源を、例えば半導体レ
ーザをこのような膜に整合させ、従って光をこのような
膜に結合させることが難しいので不都合になることが多
い。しかも、これ等の超薄膜は望ましくない程多量の直
線複屈折をAPRに導入することが多い。
For example, in the case of a YIG film formed on a GGG substrate, YI
Relatively large refractive index difference between G and GGG (The refractive index of YIG is GGG
About 10% higher than that. ) Increases the number of modes guided by the YIG film. Therefore, to achieve single mode operation, the YIG film thickness should be reduced to about 1 μm or less. Such a very thin YIG film is formed immediately using, for example, the conventional liquid phase epitaxy (LPE) method, but such a thin film is used, for example, to align a light source, for example a semiconductor laser, to such a film, Therefore, it is often inconvenient because it is difficult to couple light into such films. Moreover, these ultrathin films often introduce undesirably large amounts of linear birefringence into the APR.

超薄膜を用いずに単一モード動作を実現するには、装置
は予め製造されており、(他で)、しかもGGG基板上に
形成された(第16図に示したように)YIG(組成が改質
された)の2層を有している。(エー・シブカワ(A.Sh
ibukawa)等の『応用光学』第20号,第2444頁,1981年
(Applied Optics,20,page 2444(1981))を参照のこ
と。)底部YIG層は、上部YIG層のものよりわずかに小さ
い(組成がわずかに異なるため)がGGG基板のものより
は高い(第16図に示した屈折率分布を参照のこと。)屈
折率を有する。上部YIG層の厚みは数ミクロンである。
上部および下部YIG層の間の屈折率差は上部(或いは下
部)YIG層とGGGの間のものよりはるかに小さいので、単
一モード導波は上部YIG層で実現される。
To achieve single-mode operation without the use of ultrathin films, the device was prefabricated (otherwise) and formed on a GGG substrate (as shown in Figure 16) YIG (composition). Are modified). (A Shibukawa (A.Sh
See "Applied Optics, 20, page 2444 (1981)", "Applied Optics", No. 20, page 2444 (1981). ) The bottom YIG layer has a slightly smaller refractive index than the top YIG layer (because of a slightly different composition) but higher than that of the GGG substrate (see the refractive index profile shown in Figure 16). Have. The thickness of the upper YIG layer is a few microns.
Single-mode waveguiding is realized in the upper YIG layer because the index difference between the upper and lower YIG layers is much smaller than that between the upper (or lower) YIG layer and GGG.

導波APR内の導波モードの個数を(APRを設計したモード
に)減らしても、多くの場合にAPRの性能を改善する程
それ自身十分ではないことが(本発明者等により)見出
されている。例えば、導波用APRが光アイソレータの1
成分(第10図を参照)の時は、導波された偏光回転(旋
光)モード(或いは複数モード)は光アイソレータの検
光子により、例えば、光ファイバに伝達される。この透
過光のいずれかが光ファイバにより検光子を通してAPR
に向けて反射されたとすると、この光は導波APR、例え
ば、YIG層と、(低屈折率の)第2YIG層或いはGGG基板な
どの下の材料層との間の界面に臨界角以上の角度で照る
ことが多いと思われる。従って、この反射光はAPRによ
り導波もされず、正しく回転されることもない。しかし
ながら、多くの場合に反射光はAPRとその下の基板材料
とを有する導波路により導波されると思われる。この、
基板およびAPRにより導波される後方伝搬光は基板を出
射して、光アイソレータによりしゃへいされた光源を照
らすことが多く、従って光アイソレータの有効性が低減
される。
It has been found (by the inventors) that reducing the number of guided modes in a guided APR (to the mode for which the APR was designed) is not in itself sufficient in many cases to improve the performance of the APR. Has been done. For example, the waveguide APR is one of the optical isolators.
In the case of the component (see FIG. 10), the guided polarization rotation (rotation) mode (or multiple modes) is transmitted to the optical fiber, for example, by the analyzer of the optical isolator. Any of the transmitted light is passed through the analyzer by the optical fiber and APR
If reflected back to, the light is reflected at the interface between the guided APR, eg, the YIG layer and the underlying material layer, such as the second YIG layer (of low index) or the GGG substrate, at an angle greater than or equal to the critical angle. It seems that there are many things to illuminate. Therefore, this reflected light is neither guided by APR nor rotated properly. However, in most cases, the reflected light will be guided by a waveguide having the APR and the underlying substrate material. this,
Back-propagating light guided by the substrate and the APR often exits the substrate and illuminates the light source shielded by the optical isolator, thus reducing the effectiveness of the optical isolator.

更に、例えば、光アイソレータやサーキュレータに用い
られる導波APRsの有効性は、もし2つの条件が満足され
たなら、かなり増加することが見出されている。先ず、
APRsにより導波されたモードの個数は、APRsにより正し
く回転されるものに(実際と同程度に)低減されるべき
である。第2に、また同じように重要なことであるが、
APRの下にある基板材料、例えば、導波薄膜を支承する
基板、或いは光ファイバの導波コアを囲繞するクラッデ
ィングは、APRの長さにわたって少なくとも因子10だけ
基板およびAPRにより導波された光の電磁エネルギーを
低減させる材料を含むべきである。
Furthermore, for example, the effectiveness of the waveguide APR s for use in an optical isolator or circulator, if two conditions are met, it has been found that significantly increased. First,
The number of APR s by waveguided mode (the actual and the same degree) to those correctly rotated by APR s should be reduced. Second, and just as importantly,
The substrate material underneath the APR, for example the substrate supporting the waveguiding film, or the cladding surrounding the waveguide core of the optical fiber, is the light guided by the substrate and the APR by at least a factor of 10 over the length of the APR. Should contain materials that reduce the electromagnetic energy of.

第1の条件は、例えば、厚みが比較的小さい(望ましく
ない導波モードの本数を減らすように選択された厚み)
APRを形成することにより満足される。(この適切な厚
みは種々の厚みの対照サンプルを用いることにより経験
的に決定される。)1方、APRとその下の或いはそれを
囲繞する媒体の屈折率差は低減される。これは、例え
ば、屈折率が領域10のものよりは小さいが下の基板130
のものよりは大きい材料の領域(或いは複数の領域)11
0にわたってAPR、例えば、導波領域100(第7図参照)
を形成することにより実現される。所望数のモードを導
波するのに必要な領域100と110(これ等は共に、第17図
に示したように一様な屈折率を有するものと仮定され
る。)の間の屈折率差Δnは、例えば、経験的に決定さ
れる(屈折率の異なる対照サンプルを用いて)。1方、
最高−モード(m=0,1,2,…)までの導波を得るのに必
要なΔnは、 なる要件により十分良く近似される。但し、n100とn110
はそれぞれ領域100と110の屈折率を示し、は導波領域
100の厚みであり、更にλ0は導波光の波長(真空中)を
示している。(上記の式に関しては、アール・ジィー・
ハンスパーガー(R.G.Hunsperfger)による『集積光
学、その理論と技術』スプリンガ出版,ベルリン,1982
年,第37頁(Integrated Optics:Theory and Technolog
y(Springer−Berlag,Berlin,1982),page37)を参照さ
れたい。) 第2の条件は、例えば、導波APRの下の材料、例えば、
基板材料或いは領域110などの下にある領域(第17図参
照)がAPRに限定されないモードを吸収すれば満足され
る。この吸収材料、例えば、固有に吸収性の基板材料或
いは基板材料に付加された吸収性ドーパントはAPRの材
料のものより少なくとも10倍は大きい吸収係数t(tは
当該波長)を持つべきである。更に、この吸収材料は
(光源を再放射光から保護するために)当該波長で非発
光性(無幅射)でなければならない。好ましくは、導波
モードの強度が望ましくない程大きく減少するのを避け
るために、吸収材料はAPRから十分隔置され、それによ
り導波モードの電磁エネルギーがAPRの長さにわたって
約50%だけ低減されるようにしなければならない。(導
波モードの消えやすい場、即ち、導波光に関係する電場
の指数減衰部はかなりの量のエネルギーを含み、APRの
範囲以上に延在して存在することが多い。)この場合、
適当な間隔は一般に経験的に決定される。(光を吸収す
るより散乱する材料は、散乱光が、例えば、しゃへいさ
れるべき光源に照たる可能性があるため、あまり望まし
くない。) 第17図に示したAPR100が、例えば、YIGのビスマス(B
i)ドープ層内に形成され(上記のように)、基板130が
GGGの時は、第1の条件は、領域110が領域100のものよ
り小さい屈折率(但しGGG基板130のものよりは大き
い。)のBiドープYIG層の場合に満足される。これは、
例えば、領域110内のBiの量を減らすことにより実現さ
れる。このような減少は成長温度を上げることにより、
或いは領域100に対して用いられたものと同じ溶融体を
形成する領域110のLPE成長時に回転速度を減らすことに
より直ちに達成される。1方、領域110は異なる溶融体
から成長され、構成要素に含まれるBiの濃度は低減され
る。
The first condition is, for example, a relatively small thickness (thickness selected to reduce the number of unwanted guided modes).
Satisfied by forming an APR. (This appropriate thickness is empirically determined by using various thickness control samples.) On the one hand, the refractive index difference between the APR and the medium below or surrounding it is reduced. This is because, for example, the substrate 130 below has a lower refractive index than that of region 10.
An area (or areas) of material larger than
APR over 0, eg waveguiding region 100 (see FIG. 7)
It is realized by forming. The index difference between the regions 100 and 110 required to guide the desired number of modes (both of which are assumed to have a uniform index as shown in FIG. 17). Δn is, for example, empirically determined (using control samples of different refractive index). One,
The Δn required to obtain the guided wave up to the maximum − mode (m = 0,1,2, ...) is It is sufficiently well approximated by the requirement. Where n 100 and n 110
Indicates the refractive index of the regions 100 and 110, respectively, and t indicates the waveguide region.
The thickness is 100, and λ 0 indicates the wavelength of guided light (in vacuum). (For the above equation,
RGHunsperfger, "Integrated Optics, Theory and Technology," Springa Publishing, Berlin, 1982.
Year, page 37 (Integrated Optics: Theory and Technolog
y (Springer-Berlag, Berlin, 1982), page 37). ) The second condition is, for example, the material under the guided APR, eg
Satisfied if the underlying material (see FIG. 17) such as substrate material or region 110 absorbs modes not limited to APR. The absorbing material, eg, the inherently absorbing substrate material or absorbing dopant added to the substrate material should have an absorption coefficient t (t is the wavelength) at least 10 times greater than that of the APR material. Further, the absorbing material must be non-emissive (non-radiational) at that wavelength (to protect the light source from re-emitted light). Preferably, the absorptive material is well separated from the APR to avoid an undesirably large reduction in guided mode strength, which reduces the guided mode electromagnetic energy by about 50% over the length of the APR. Must be done. (The extinction field of the guided mode, that is, the exponential decay part of the electric field related to the guided light, contains a considerable amount of energy and often exists beyond the APR range.) In this case,
Suitable intervals are generally empirically determined. (Materials that scatter more than absorb light are less desirable because the scattered light can, for example, hit the light source to be shielded.) The APR100 shown in FIG. (B
i) formed in the doped layer (as described above), the substrate 130
In the case of GGG, the first condition is satisfied for a Bi-doped YIG layer in which the region 110 has a refractive index smaller than that of the region 100 (but larger than that of the GGG substrate 130). this is,
For example, it is realized by reducing the amount of Bi in the area 110. Such a decrease is caused by increasing the growth temperature.
Alternatively, this is accomplished immediately by reducing the spin rate during LPE growth in region 110, which forms the same melt as that used for region 100. On the other hand, the region 110 is grown from a different melt and the concentration of Bi contained in the constituent is reduced.

第2の条件を実現するためには、プラセオジウム(Pr)
或いはゲルマニウム或いはコバルト或いはニッケル(こ
れ等は吸収スペクトルが異なる。)などの吸収性ドーパ
ントがBiドープYIG層110に(初期溶融体を介して)取込
まれる。(例えば、Rrの吸収スペクトルは1.48μmおよ
び1.54μmの波長に吸収ピークを示すが、1.51μmでは
比較的低い吸収を示す。)例えば、もしPrが吸収ドーパ
ントとして用いられた場合、Prの量は式の単位当り約0.
05から約2原子の間にある。約0.05以下の量は、望まし
くない程吸収が低いため、好ましくない。約2以上の量
は、得られた層が、不可能ではないとしてもGGG基板上
に良好なエピタキシャル成長を実現するのが困難となる
ような大きな格子定数を持つので、望ましくない。(よ
り大きな格子定数を持つ基板を用いた時は、Prの量は式
の単位当り最高約3原子になることができる。) 上部YIG領域100の厚みは約1μmから約100μmの間に
あるのが好ましい。約1μm以下の厚みは、排除される
ものではないが、このような薄膜に光を結合させるのが
難しい場合が多く、また薄膜の直線複屈折が望ましくな
い程大きい場合が多いので、余り好ましくない。約100
μm以上の厚みは、排除はされないが、このような厚膜
を伝搬する光が厚み方向に望ましくない程大きく拡散
し、光を他の光学成分に直結するのが難しくなるので、
望ましくない。更に、このような厚膜はエピタキシャル
法で成長させるのが困難である。
To achieve the second condition, praseodymium (Pr)
Alternatively, absorptive dopants such as germanium or cobalt or nickel, which have different absorption spectra, are incorporated (via the initial melt) into the Bi-doped YIG layer 110. (For example, the absorption spectrum of Rr shows absorption peaks at wavelengths of 1.48 μm and 1.54 μm, but shows relatively low absorption at 1.51 μm.) For example, if Pr is used as an absorbing dopant, the amount of Pr is About 0 per unit of formula.
It is between 05 and about 2 atoms. Amounts less than about 0.05 are not preferred because they have undesirably low absorption. Quantities above about 2 are undesirable because the resulting layers have large lattice constants making it difficult, if not impossible, to achieve good epitaxial growth on GGG substrates. (When using a substrate with a larger lattice constant, the amount of Pr can be up to about 3 atoms per unit of equation.) The thickness of the upper YIG region 100 is between about 1 μm and about 100 μm. Is preferred. A thickness of about 1 μm or less is not excluded, but it is not preferable because it is often difficult to couple light to such a thin film and the linear birefringence of the thin film is often undesirably large. . About 100
A thickness of μm or more is not excluded, but since light propagating through such a thick film diffuses undesirably in the thickness direction, it becomes difficult to directly couple the light to other optical components.
Not desirable. Moreover, such thick films are difficult to grow epitaxially.

下部YIG領域110の厚みは約0.01μmから約100μmの間
にある。約0.01μm以下の厚みは、このような薄膜が2
つのYIG領域により導波された光を望ましくない程少量
吸収するので、好ましくない。約100μm以上の厚み
は、このような厚膜のエピタキシャル法による成長が困
難なため、望ましくない。
The thickness of the lower YIG region 110 is between about 0.01 μm and about 100 μm. Such a thin film has a thickness of about 0.01 μm or less.
This is undesirable because it absorbs undesirably small amounts of light guided by the two YIG regions. A thickness of about 100 μm or more is not desirable because it is difficult to grow such a thick film by the epitaxial method.

第18図に示した本発明の好ましい実施例によると、APR1
00により導波されたモードに関係する消えやすい場の吸
収は、APR100と基板130の間に2つの材料領域115と120
を形成することにより、回避できるか、かなり低減でき
る。ここで、吸収材料を含むのは領域120であるが、領
域115は(これは強い吸収材料は何等含まない。)APRに
より導波されたモードに関係する消えやすい場の、領域
120により吸収を回避できるよう十分厚く形成される。
第18図に示したように、APR100内で光導波路を得るため
(全内部反射)、領域115とAPR100より小さな屈折率を
有している。但し、領域115と120の間の界面における全
内部反射を避けるため、従って望ましくないモードを避
けるため、領域120の屈折率は領域115のものに等しい
か、それより大きく構成される。
According to the preferred embodiment of the invention shown in FIG. 18, APR1
The absorption of the eliminable field associated with the modes guided by 00 causes the two material regions 115 and 120 between the APR 100 and the substrate 130.
Can be avoided or can be significantly reduced. Here, it is the region 120 that contains the absorbing material, while the region 115 (which does not contain any strong absorbing material) is the region of the erasable field associated with the modes guided by the APR.
120 is formed thick enough to avoid absorption.
As shown in FIG. 18, in order to obtain an optical waveguide in the APR 100 (total internal reflection), the region 115 and the APR 100 have a smaller refractive index. However, in order to avoid total internal reflection at the interface between regions 115 and 120, and thus avoid unwanted modes, the refractive index of region 120 is configured to be greater than or equal to that of region 115.

領域100,115,および120が、例えば、BiドープYIGの場合
は、屈折率の必要な変化は上記のようにBiの量を変える
ことにより実現される。更に、Prなどの吸収性ドーパン
トが領域120に(初期溶融体を介して)取込まれる。Pr
の量の範囲は上記の理由から上記のように与えられる。
If the regions 100, 115, and 120 are, for example, Bi-doped YIG, then the required change in refractive index is achieved by varying the amount of Bi as described above. In addition, absorbing dopants such as Pr are incorporated into region 120 (via the initial melt). Pr
The range of the amount of is given as above for the above reasons.

領域100の厚みは上記の理由から上記の範囲にわたって
延在する。
The thickness of region 100 extends over the above range for the above reasons.

領域115の厚みは約0.1μmから約100μmの間にある。
約0.1μm以下の厚みは、このような薄膜が領域100によ
り導波されたモードに関係する消えやすい場の望ましく
ない程わずかな部分を含むので、望ましくない。約100
μm以上の厚みは、このような厚膜がエピタキシャル法
による成長が困難なため、望ましくない。
Region 115 has a thickness of between about 0.1 μm and about 100 μm.
A thickness of about 0.1 μm or less is undesirable because such thin films include an undesirably small portion of the erasable field associated with the modes guided by region 100. About 100
A thickness of μm or more is not desirable because such a thick film is difficult to grow by the epitaxial method.

領域120の厚みは上記の理由から領域110に対して上記の
範囲にわたって延在する。
The thickness of region 120 extends over the above range relative to region 110 for the reasons described above.

第19図に示した好ましい実施例の1変形例においては、
APR領域100は領域115と120に機能的に類似して2つの材
料領域125と135を上部に有している。材料領域125は、
強い吸収性材料は含まないが、APR領域100のものよりは
低く、但し周囲大気のものよりは高い屈折率を有してい
る。従って、APR領域の直線複屈折が低減される。領域1
35は強い吸収材料を含み、領域125と135の境界における
全内部反射を避けるため領域125のものに等しいか、そ
れより高い屈折率を有している。
In a variation of the preferred embodiment shown in FIG. 19,
APR region 100 is functionally similar to regions 115 and 120 and has two material regions 125 and 135 on top. The material area 125 is
It does not contain a strongly absorbing material, but has a lower refractive index than that of the APR region 100, but higher than that of the surrounding atmosphere. Therefore, the linear birefringence in the APR region is reduced. Area 1
35 contains a strongly absorbing material and has a refractive index equal to or higher than that of region 125 to avoid total internal reflection at the boundary of regions 125 and 135.

第17〜19図に示したものを含む上記本発明の実施例の全
ては異なる材料領域を含み、各領域は基本的に一様な組
成を持ち、その厚みに沿って基本的に一定の屈折率を持
ち、更に、異なる領域の間の界面には屈折率の不連続
(と仮定されるもの)が存在する。但し、本発明は、光
導波がグレーデッド屈折率、即ち滑らかに変化する屈折
率を持つ装置を用いて直ちに実現されるので、上記のよ
うな不連続を有した装置に必らずしも限定されるもので
はない。例えば、第20図は本発明の実施例を示したもの
で、この実施例はグレーデッド屈折率分布を持ち、第17
図に示した2つの領域100と110に機能的に等価な単一材
料領域140を有している。1本以上の選択されたモード
の光導波は、領域140の屈折率分布の(第20図参照)局
所的な光導波最大150(以下で説明する)を利用して実
現される。局所的な光導波最大により導波されないモー
ドの吸収は、例えば、この光導波最大の下の領域140の
少なくとも1部に吸収性ドーパントを取込むことにより
実現される。
All of the above-described embodiments of the present invention, including those shown in FIGS. 17-19, include regions of different material, each region having an essentially uniform composition and an essentially constant refractive index along its thickness. In addition, there is (and is assumed to be) a refractive index discontinuity at the interface between different regions. However, since the present invention is immediately realized by using a device in which the optical waveguide has a graded refractive index, that is, a refractive index that changes smoothly, it is not necessarily limited to a device having the above discontinuity. It is not something that will be done. For example, FIG. 20 shows an embodiment of the present invention, which has a graded refractive index profile and
It has a single material region 140 that is functionally equivalent to the two regions 100 and 110 shown. Optical waveguides of one or more selected modes are achieved utilizing the local optical waveguide maximum 150 (described below) of the refractive index profile of region 140 (see FIG. 20). Absorption of modes not guided by the local optical waveguide maximum is achieved, for example, by incorporating an absorbing dopant in at least a portion of the region 140 below the optical waveguide maximum.

第21図には本発明の更に他の実施例が示してあるが、こ
れはグレーデッド屈折率分布を持ち、第18図に示した3
つの領域110,115,および120に機能的に等価な単一材料
領域を有するものである。1本以上の選択したモードの
導波は領域160の屈折率分布の局所的な導波最大170(第
21図を参照)を用いて実現される。局所的な最小175に
より第1の局所導波最大170から分離された第2の局所
導波最大180は望ましくないモードを防止するように動
作する。上記の局所導波最大170により導波されないモ
ードの吸収は、例えば、局所的最小175の下にあり、局
所的最大部180を横切って延在する領域160の少なくとも
1部に吸収性ドーパントを取込むことにより実現され
る。
FIG. 21 shows still another embodiment of the present invention, which has a graded refractive index profile and has the structure shown in FIG.
It has a single material region that is functionally equivalent to the two regions 110, 115, and 120. The guided wave of one or more selected modes is a locally guided maximum of 170 (first
(See Figure 21). The second local guided maximum 180 separated from the first local guided maximum 170 by the local minimum 175 operates to prevent unwanted modes. The absorption of modes not guided by the local guided maximum 170 described above, for example, absorbs the absorbing dopant in at least a portion of the region 160 that lies below the local minimum 175 and extends across the local maximum 180. It is realized by incorporating.

以上説明したように、屈折率分布の局所的光導波最大の
存在は1本以上のモードの導波には不可欠である。本発
明の目的に対して、局所的光導波最大の概念はグレーデ
ッド屈折率分布に限定されるものでなく、不連続分布を
含む任意の分布に適用可能である。即ち、および本発明
の目的を実現するために、屈折率分布は、2つの条件が
満足されるという条件の下で、局所導波最大を有する。
先ず、屈折率分布のフーリエ解析を実施した後、0.05λ
0(真空中の導波されるべき火の波長)より小さな波長
成分を除いたフーリエ成分の和により規定される曲線は
局所的な最大値を持つべきである。第2に、この局所的
な最大値は(上記曲線上の点)そのいずれかの側へ少な
くとも0.02λ0にある2点の高さより少なくとも0.001%
大きな高さ(振幅)を持つべきである。
As described above, the existence of the maximum local optical waveguide of the refractive index distribution is indispensable for the waveguide of one or more modes. For the purposes of the present invention, the concept of local optical waveguide maxima is not limited to graded index profiles, but can be applied to any profile, including discontinuous profiles. That is, and in order to realize the object of the present invention, the refractive index profile has a local guided maximum provided that two conditions are satisfied.
First, after performing Fourier analysis of the refractive index distribution,
The curve defined by the sum of the Fourier components excluding wavelength components smaller than 0 (wavelength of the fire to be guided in vacuum) should have a local maximum. Second, this local maximum is (at least on the curve above) at least 0.001% above the height of the two points at least 0.02λ 0 to either side of it.
It should have a large height (amplitude).

(0.001%より小さな高さも可能であるが、このような
小さな高さは、これ等が望ましくない程小さな光導波を
与えるので、即ち、導波モードの消えやすい場が導波領
域から望ましくない程離れて延存するので、一般には望
ましくない。) 例えば、もし上記のフーリエ解析が第17図および18図に
示した不連続分布に対して行われた場合、対応するフー
リエ成分(0.05λ0より小さな波長の成分を除く)の和
により規定された曲線は、それぞれ、第20図および21図
に示した屈折率分布に非常に類似したものになる。これ
等の曲線の局所的な最大値は、もし元の分布の屈折率の
不連続的な変化の大きさが対応する、より小さな屈折率
の0.001%より大きな場合は、局所的な光導波最大値に
なる。
(Heights of less than 0.001% are possible, but such small heights provide optical waveguides that are undesirably small, ie, the extinguishable field of the guided mode is undesirably out of the waveguiding region. It is generally undesirable because it extends far apart.) For example, if the above Fourier analysis is performed on the discontinuous distributions shown in Figures 17 and 18, the corresponding Fourier components (less than 0.05λ 0 The curves defined by the sum (excluding the wavelength component) will be very similar to the refractive index profile shown in Figures 20 and 21, respectively. The local maxima of these curves are the local optical waveguide maxima if the magnitude of the discontinuous change in the index of refraction of the original distribution is greater than 0.001% of the smaller index of refraction. It becomes a value.

例1 磁性膜Y3-a-bBiaCabFe5-cGacO12を従来の液相エピタキ
シ法によりガドリニウム・ガリウム・ガーネット(GG
G)基板の(111)面上に成長させた。但し、は約0.
5、は約0.03、は約1.3で、膜の厚さは2.8μmであ
る。成長温度は約900℃であった。この膜は膜面に垂直
な磁化容易軸を与える成長誘起異方性を有するものであ
った。更にこの膜は、成長誘起異方性がない場合は膜面
に平行な磁化容易軸を与え、(Yを置換する)BiとCaの
存在下で誘起される圧縮異方性も有していた。(Biはま
た膜内でのファラデー回転度を増加させる。) この膜を支承したGGG基板を磁石のポールピースの間に
配置し、2000Oeの飽和磁場により膜を磁化した(膜面に
垂直に揃えられた正味の能率を形成するために)。次
に、光をモノクロメータに通して波長が1.5μmの光を
発生させ、これを膜面に垂直に入射させた。エー・パオ
レッティ編集の『磁性ガーネットの物理』北オランダ19
78年(Physics of Magnetic Garnets,edited by A.Paol
etti(North Holland,1978))のジェイ・エフ・ディロ
ン・ジュニア(J.F.Dillon,Jr.)による章に記載の従来
の方法により、1.5μm光の受けたファラディ回転角
(旋光度)を測定したら140度/cmであり、回転の符号は
磁化の八面体サブラチス支配に対応するものであった。
Example 1 Magnetic film Y 3-ab Bi a Ca b Fe 5-c Ga c O 12 gadolinium gallium garnet by a conventional liquid phase epitaxy method (GG
G) was grown on the (111) plane of the substrate. However, a is about 0.
5, b is about 0.03, c is about 1.3, and the film thickness is 2.8 μm. The growth temperature was about 900 ° C. This film had a growth-induced anisotropy that gave an easy axis of magnetization perpendicular to the film surface. Furthermore, this film also provided an easy axis of magnetization parallel to the film surface in the absence of growth-induced anisotropy, and also had compression anisotropy induced in the presence of Bi (which replaces Y) and Ca. . (Bi also increases the Faraday rotation in the film.) The GGG substrate supporting this film was placed between the pole pieces of the magnet, and the film was magnetized by a saturation magnetic field of 2000 Oe (aligned perpendicular to the film surface. To form a net efficiency. Next, the light was passed through a monochromator to generate light having a wavelength of 1.5 μm, which was made to enter the film surface perpendicularly. "Physics of Magnetic Garnets" edited by A. Paoletti North Holland 19
78 years (Physics of Magnetic Garnets, edited by A.Paol
When the Faraday rotation angle (optical rotation) received by 1.5 μm light is measured by the conventional method described in the chapter by JFDillon, Jr. of etti (North Holland, 1978), it is 140 degrees. / cm, and the sign of rotation corresponds to the octahedral sublattice dominance of the magnetization.

この膜の成長誘起異方性は、初めに約1000℃の窒素雰囲
気中で約17時間膜をアニールすることにより除去された
(膜面に平行する磁化容易軸を与える。)。次に、この
膜を約17時間かけて室温(約23℃)に徐々に冷却した。
The growth-induced anisotropy of this film was removed by first annealing the film in a nitrogen atmosphere at about 1000 ° C for about 17 hours (giving an easy axis of magnetization parallel to the film surface). The membrane was then gradually cooled to room temperature (about 23 ° C) over about 17 hours.

膜面に平行に揃えた小さな棒磁石(これは約100Oeの飽
和磁場を発生した。)により上記アニールした膜を磁化
した。(正味の能率は膜面に平行である。)。ニューヨ
ーク州のバーレイ・インストルメンツ・カンパニ・オブ
・フィシャズ(Burleigh Instruments Company of Fish
ers,New York)から購入したKCl:T2(0)カラーセンタレ
ーザ(1.4μm〜1.6μmで同調自在)からの直線偏光赤
外光(波長は1.45μm)をルチルプリズム(ニュージャ
ージィ州、コードウェル研究用光学機器会社Optics for
Research Corporation of Caldwell,New Jersey)から
購入)を通して膜に結合させた。(膜に結合できる若干
のモードはここで用いたTM0モードであった。)膜を伝
搬する場合の光の受ける回転度(旋光度)は、透過光強
度の最小値が得られるまで(膜の入力端に隣接して置か
れた)偏光子に対して(膜の出力端に隣接して置かれ
た)検光子を回転させて測定した。この手順を、結合プ
リズムを膜の長さに沿って位置を変えながら、繰返し
た。得られた偏光の回転(旋光度)を、光の伝搬距離の
関数として、第15(a)図にプロットした。このプロッ
ト(これは、約+4°から約−4°まで振動した回転を
示した)から、膜の複屈折周期を1.84mmと決定した。
The annealed film was magnetized by a small bar magnet aligned parallel to the film surface, which generated a saturation field of about 100 Oe. (The net efficiency is parallel to the film plane.). Burleigh Instruments Company of Fish, New York
linear polarized infrared light (wavelength is 1.45 μm) from a KCl: T2 (0) color center laser (tunable at 1.4 μm to 1.6 μm ) purchased from ers, New York), Rutile prism (Codewell, NJ) Optics for optical equipment company for research
Membranes) through the Research Corporation of Caldwell, New Jersey). (Some modes that can be coupled to the film were the TM 0 mode used here.) The rotation (optical rotation) that light receives when propagating through the film is until the minimum value of the transmitted light intensity is obtained (film The analyzer (located next to the output end of the membrane) was rotated relative to the polarizer (located next to the input end of the membrane) and measured. This procedure was repeated, shifting the coupling prisms along the length of the membrane. The rotation (optical rotation) of the obtained polarized light is plotted in FIG. 15 (a) as a function of the propagation distance of light. From this plot, which showed rotation oscillating from about + 4 ° to about -4 °, the birefringence period of the film was determined to be 1.84 mm.

焦点距離が20cmのレンズにより光出力を集束させたCW
(連続波)アルゴンイオンレーザを用い膜のレーザアニ
ール領域に照射した(従ってまた反転サブラチス磁化領
域を形成した。)。アニールはレーザパワーを0.85ワッ
トに(膜を損傷させるしきい値の約10%下)セットし、
レーザに対して膜を2cm/secで、20μm間隔のレイタ(r
ater)パターンをなして移動させて行った。0.92mm幅の
(複屈折周期の半分)幾つかのバンドをアニールし、こ
のアニールしたバンドをやはり0.92mm幅の非アニールバ
ンドにより分離した。膜の研磨したエッジに隣接する0.
46mm幅(複屈折周期の1/4)のバンドはアニールしない
で残した。得られたレーザアニール領域は非アニール領
域に比べて暗く見えた。
CW with optical output focused by a lens with a focal length of 20 cm
A (continuous wave) argon ion laser was used to irradiate the laser annealed region of the film (thus also forming an inverted sublattice magnetized region). Annealing sets the laser power to 0.85 watts (about 10% below the film damaging threshold),
The film is 2 cm / sec against the laser, and the laser (r
ater) made a pattern and moved. Several 0.92 mm wide bands (half the birefringence period) were annealed and the annealed bands were separated by 0.92 mm wide unannealed bands. 0 adjacent to the polished edge of the membrane.
The 46 mm wide (1/4 of birefringence period) band was left unannealed. The obtained laser-annealed region appeared darker than the non-annealed region.

この暗くなったレーザアニール領域を漂白させるため、
350℃のN2(85体積%)とH2O(15%)の雰囲気中で約1
時間加熱した。
To bleach this darkened laser annealed area,
Approximately 1 in an atmosphere of N 2 (85% by volume) and H 2 O (15%) at 350 ° C
Heated for hours.

カラーセンタレーザからの直線偏光をルチルプリズムを
通して再び漂白レーザアニール膜に結合させた。膜の研
磨エッジからのプリズムの距離(光が伝搬した距離)の
関数としての得られた光の回転(旋光)を第15(b)図
にプロットしてある。図から明らかなように、回転は距
離と共に単調に増加した。(即ち、光の受けた振動の振
幅は距離に従って増加した。)更に、また5複屈
折周期および1/4複屈折周期伝搬(全距離5.06mm)した
後、光は+45°回転し、直線偏光になった。
Linearly polarized light from the color center laser was recombined through the rutile prism into the bleached laser annealed film. The resulting rotation of the light (optical rotation) as a function of the prism's distance from the polishing edge of the film (the distance traveled by the light) is plotted in FIG. 15 (b). As is clear from the figure, the rotation increased monotonically with distance. (I.e., receiving the amplitude of vibrations of the light was increased according to the distance.) Further, also after 5 1/2 birefringence period and 1/4 birefringence period propagation (total distance 5.06Mm), the light is rotated + 45 ° , Became linearly polarized light.

この光の回転の反相反性を検証するため、+45°偏光し
た光(そして逆方向に伝搬する)を膜の研磨エッジに結
合させた。この光は膜の1/4複屈折周期および5
複屈折周期長領域を伝搬した後+90°の方向を持つこと
が見出された。
To verify the reciprocity of this light rotation, + 45 ° polarized light (and counter-propagating) was coupled to the polishing edge of the film. This light 1/4 birefringence of the film period and 5 1/2
It was found to have a + 90 ° orientation after propagating in the birefringent period length region.

例2 3つの鉄・ガーネット膜を従来の液相エピタキシ法によ
りGGG基板の(111)方向面上に成長させた。上部の磁気
光学活性膜を950℃の温度で成長させ、Y2・5Ri0・5Fe3・6G
a1.4C12の公称組成を有していた。この組成は、上記の
レーザアニール法により磁化方法に周期的反転を与え得
るように選択した。少量のCa(単位式当り約0.2原子以
下)もまた上部膜に取込んで光吸収を低くし、更に高温
炉アニールにより成長誘起一軸磁気異方性を除去し易く
する酸素空格子点を与えるようにした。
Example 2 Three iron / garnet films were grown on the (111) plane of a GGG substrate by the conventional liquid phase epitaxy method. The upper magneto-optically active film was grown at a temperature of 950 ° C, and Y 2 ・ 5 Ri 0 ・ 5 Fe 3 ・ 6 G
It had a nominal composition of a 1.4 C 12 . This composition was selected so that the above-mentioned laser annealing method could give periodic inversion to the magnetization method. A small amount of Ca (about 0.2 atom or less per unit formula) is also incorporated into the upper film to lower the light absorption, and further, to provide oxygen vacancies that facilitate removal of the growth-induced uniaxial magnetic anisotropy by high temperature furnace annealing. I chose

中間のガーネット膜を上部膜に用いたものと同じ溶融体
から成長させたが、成長温度は15℃高くした。従って、
この膜は上部膜よりゆっくりと成長させ、より少ないBi
を膜に取込み(式の単位当り約0.1少ないRi)、従って
屈折率は上部膜よりわずかに低かった。
An intermediate garnet film was grown from the same melt used for the top film, but the growth temperature was increased by 15 ° C. Therefore,
This film grows more slowly than the top film and has less Bi
Was incorporated into the film (about 0.1 less Ri per unit of formula), so the refractive index was slightly lower than the top film.

底部ガーネット膜の公称組成はY1.7Bi0.5Pr0.3Lu0.5Fe
3.6Ga1.4O12であった。このPrはGGG基板の格子を合わせ
るために付加したものである。
The nominal composition of the bottom garnet film is Y 1.7 Bi 0.5 Pr 0.3 Lu 0.5 Fe
It was 3.6 Ga 1.4 O 12 . This Pr is added to match the lattice of the GGG substrate.

3種の膜の屈折率は(上部から下部へ)2.17,2.16,およ
び2.18(波長1.5μmで)と評価された。これ等の評価
は3種の対応する単一膜の屈折率の測定値に基づいて行
われ、これ等の測定は従来のプリズム結合法を用いて行
われた。
The refractive indices of the three films were evaluated (from top to bottom) as 2.17, 2.16, and 2.18 (at a wavelength of 1.5 μm). These evaluations were made on the basis of measurements of the refractive index of three corresponding single films, these measurements being made using the conventional prism coupling method.

上記3種のガーネット膜(GGG基板上の)の厚みは従来
の干渉法(45°入射角の可視光を用いた。)により測定
した。これ等の厚みは(上部から下部へ)3.5μm,4.4μ
m,および5.9μmであった。
The thicknesses of the above three kinds of garnet films (on the GGG substrate) were measured by a conventional interferometry method (using visible light at an incident angle of 45 °). These thicknesses (from top to bottom) are 3.5μm, 4.4μ
m, and 5.9 μm.

3種の膜構造の導波モードは赤外光をこの構造のエッジ
から8mmの距離でルチルプリズムを通してこの構造に結
合させることにより検討した。このエッジからの光は赤
外検出TVカメラ(ニュージャージィのナットリィ電気物
理器材会社(Electrophysics Corporation of Nutey,Ne
w Jersey)からのモデルNo.7290)により検出した。1.4
μmから1.6μmにわたって同調可能なKCl:T1(0)カラー
センタレーザ(バーレィ・インストルメンツ・カンパニ
ー・オブ・フィッシャ,ニューヨークから購入)を赤外
光源として用いた。レーザ光の入射角は約3°から約25
°まで(45°−45°−90°プリズムの斜辺面に垂直な方
向から測定して)変化させ、3種の膜の構造中に各種TE
モードを入射させた。光の波長も下部Pr含有膜が十分透
明な波長1.51μmから1.48μmへ、更に、下部膜が十分
吸収性にある波長の1.54μmへ変化させた。
The guided modes of the three film structures were investigated by coupling infrared light into this structure through a rutile prism at a distance of 8 mm from the edge of this structure. The light from this edge is an infrared detection TV camera (Electrophysics Corporation of Nutey, Ne.
w Jersey) and model No. 7290). 1.4
A KCl: T1 (0) color center laser (purchased from Burleigh Instruments Company of Fisher, NY ) tunable from μm to 1.6 μm was used as the infrared light source. Incident angle of laser light is about 3 ° to about 25
To 45 ° (measured from the direction perpendicular to the hypotenuse surface of the 45 ° -45 ° -90 ° prism), various TEs are added to the structure of the three types of film
The mode was made incident. The wavelength of light was also changed from 1.51 μm, which is a wavelength at which the lower Pr-containing film is sufficiently transparent, to 1.48 μm, and to 1.54 μm, which is a wavelength at which the lower film is sufficiently absorbing.

1.51μmでは17本のTEモードを3種の膜の構造に入射さ
せ、それから出射するのを検出した。1.48μmおよび1.
51μmでは、TE0モードの強度だけが基本的には影響を
受けなかった。上記構造から出射したその他の16本のTE
モードの各々の強度は少なくとも因子100だけ減少し
た。
At 1.51 μm, 17 TE modes were made incident on the structures of the three types of films, and then emitted from them. 1.48 μm and 1.
At 51 μm, only the TE 0 mode intensity was basically unaffected. The other 16 TEs emitted from the above structure
The intensity of each of the modes was reduced by at least a factor of 100.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02F 1/095 (72)発明者 ウオルフ,レイモンド アメリカ合衆国 07974 ニユ−ジヤーシ イ,ニユープロヴイデンス,ウオーカー ドライヴ 21 (56)参考文献 特開 昭58−190904(JP,A) Thin Solid Firms,v ol.114,no.1/2,1984 P.187 −219─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication location G02F 1/095 (72) Inventor Wolf, Raymond USA 07974 New Jersey, New Providence, Walker Drive 21 (56) Reference JP-A-58-190904 (JP, A) Thin Solid Films, vol. 114, no. 1/2, 1984 P.I. 187 −219

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電磁放射源と、 前記電磁放射源と光学的に連通することができ、前記電
磁放射源により放射される電磁放射の少なくとも一部を
伝達又は反射する役目を果たす構成要素と、 前記電磁放射源と前記構成要素と光学的に連通すること
ができる実質的に反相反性な特徴を有する偏光回転子を
含む装置 からなる光学システムであって、 前記偏光回転子を含む前記装置が、 前記偏光回転子内部に位置する第1局所光導波最大値を
もつ屈折率分布を有する材料と、 前記光学システムの作動中において、前記偏光回転子を
含む前記装置を横切るが前記偏光回転子によっては導か
れない電磁放射の少なくとも一部の電磁エネルギーを減
ずるための手段 を有する光学システム。
1. An electromagnetic radiation source, and a component that is in optical communication with the electromagnetic radiation source and serves to transmit or reflect at least a portion of the electromagnetic radiation emitted by the electromagnetic radiation source. An optical system comprising an apparatus including a polarization rotator having substantially reciprocal characteristics capable of optically communicating with the electromagnetic radiation source and the component, the apparatus including the polarization rotator. A material having a refractive index profile with a first local optical guiding maximum located inside the polarization rotator, and during operation of the optical system traversing the device containing the polarization rotator but by the polarization rotator. An optical system having means for reducing the electromagnetic energy of at least a portion of the unguided electromagnetic radiation.
【請求項2】請求項1記載の光学システムであって、前
記屈折率分布は前記装置内にはあるが前記偏光回転子の
外部にある第2局所光導波最大値をもつ光学システム。
2. The optical system of claim 1, wherein the refractive index profile has a second local optical waveguide maximum within the device but outside the polarization rotator.
【請求項3】請求項1記載の光学システムであって、前
記手段は電磁エネルギーを吸収することができる材料を
有する光学システム。
3. The optical system of claim 1, wherein the means comprises a material capable of absorbing electromagnetic energy.
【請求項4】請求項3記載の光学システムであって、前
記装置は第1及び第2材料領域を有し、前記第1局所光
導波最大値は前記第1領域内に位置づけられ、かつ前記
第2材料領域は前記電磁エネルギーを吸収することがで
きる吸収材料を含んでいる光学システム。
4. The optical system of claim 3, wherein the device has first and second regions of material, the first local optical waveguide maximum is located within the first region, and The second material region is an optical system including an absorbing material capable of absorbing the electromagnetic energy.
【請求項5】請求項2記載の光学システムであって、前
記手段は電磁放射を吸収することができる材料を有する
光学システム。
5. The optical system of claim 2, wherein the means comprises a material capable of absorbing electromagnetic radiation.
【請求項6】請求項5記載の光学システムであって、前
記装置は第1、第2及び第3材料領域を有し、前記第1
光導波最大値は前記第1領域内に位置付けられ、前記第
2光導波最大値は前記第3領域内に位置付けられ、さら
に前記第3領域は前記吸収材料を含む光学システム。
6. The optical system according to claim 5, wherein the device comprises first, second and third material regions.
An optical system in which the optical waveguide maximum is located within the first region, the second optical waveguide maximum is located within the third region, and wherein the third region comprises the absorbing material.
【請求項7】請求項1記載の光学システムであって、前
記材料はイットリウム、鉄及び酸素を含む光学システ
ム。
7. The optical system of claim 1, wherein the material comprises yttrium, iron and oxygen.
【請求項8】請求項7記載の光学システムであって、前
記材料はさらにビスマスを含む光学システム。
8. The optical system of claim 7, wherein the material further comprises bismuth.
【請求項9】請求項1記載の光学システムであって、前
記装置は光アイソレータを有する光学システム。
9. The optical system of claim 1, wherein the device comprises an optical isolator.
【請求項10】請求項1記載の光学システムであって、
前記装置は光サーキュレータを有する光学システム。
10. The optical system according to claim 1, wherein:
The apparatus is an optical system having an optical circulator.
【請求項11】請求項1記載の光学システムであって、
前記構成要素により伝達され又は反射された電磁放射の
少なくとも一部を検出する光検出器からさらに構成され
ている光学システム。
11. The optical system according to claim 1, wherein:
An optical system further comprising a photodetector for detecting at least a portion of the electromagnetic radiation transmitted or reflected by said component.
【請求項12】請求項1記載の光学システムであって、
前記放射源が半導体レーザを含んでいる光学システム。
12. The optical system according to claim 1, wherein:
An optical system in which the radiation source comprises a semiconductor laser.
【請求項13】請求項1記載の光学システムであって、
前記構成要素が光ファイバを含んでいる光学システム。
13. The optical system according to claim 1, wherein:
An optical system in which the component comprises an optical fiber.
【請求項14】請求項1記載の光学システムであって、
前記構成要素が光ディスクを含んでいる光学システム。
14. The optical system according to claim 1, wherein:
An optical system in which the component comprises an optical disc.
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